tag:blogger.com,1999:blog-10220680036844678532023-11-16T16:44:05.741+01:00ESPELEOGÉNESIS: La Formación de CuevasEste blog está dedicado a los aficionados de la espeleología y la geología.
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.comBlogger54125tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-44161922281725517712020-04-15T16:02:00.000+02:002020-05-05T21:20:52.485+02:00LA CABEZA HIDRAULICA EN UN FLUIDO IDEAL<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;"></span></b>
<br />
<h4>
<span style="font-size: 13.0pt;"> INTRODUCCIÓN</span></h4>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
¿Qué es la cabeza hidráulica?</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Una de las definiciones que se pueden encontrar en la red
es:</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
La cabeza
hidráulica<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> </b>es un concepto que
relaciona la energía en un fluido incompresible con la altura de una columna
estática equivalente de ese fluido.</div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota:</b> con
incompresible se refiere al hecho de que el líquido no se comprime,
independientemente de la presión a lo que es sometido. Resulta que el agua es
un líquido casi incompresible.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
¿Qué es un fluido ideal?</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La resistencia que experimenta un líquido que fluye por
un conducto no solo depende de la aspereza de las paredes, pero también del
propio líquido. La miel no fluye igual que el agua, se trata de un líquido muy
viscoso. Un fluido ideal es un fluido no viscoso, que no pierde energía cuando
fluye. En los siguientes ejemplos no hay pérdida de energía de ninguna manera,
lo cual es muy diferente a una situación real.</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<!--DIBUJO FIGURA COMPUESTA-->
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJFdI2wQ-wu0OKfiMwBB6eJJR_QIcj-vE5nv9GKt-ZQhEsbvNMlzjYE53fpWuRnn47HVq93NMMHEg48_i9ILPFjKFrW_9OI9spMyjJ39ZmwdBuy2fJlkSVEou_Bg24tFZFl-QloahKdpQ/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+compuesta+1600.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="altura columna estatica gradiente hidraulico" border="0" data-original-height="864" data-original-width="1600" height="432" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJFdI2wQ-wu0OKfiMwBB6eJJR_QIcj-vE5nv9GKt-ZQhEsbvNMlzjYE53fpWuRnn47HVq93NMMHEg48_i9ILPFjKFrW_9OI9spMyjJ39ZmwdBuy2fJlkSVEou_Bg24tFZFl-QloahKdpQ/s800/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+compuesta+1600.png" title="cabeza hidraulico fluido ideal 0" width="800" /></a><br />
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Los cuatro ejemplos
de este artículo</i></div>
<br />
<a name='more'></a><br />
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La cabeza hidráulica es muy importante en la
espeleogénesis de las cuevas embrionarias (wormholes, proto-conductos), porque
es uno de los factores cruciales que seleccionan los trayectos por donde fluye
el agua subterránea dentro de un macizo calcáreo. Entre la cabeza hidráulica y
la longitud de la fisura (o sistema de fisuras) se establece el gradiente
hidráulico, que a su vez, y en combinación con la apertura de la fisura,
determina el caudal por la propia fisura. Finalmente, el caudal y las
propiedades químicas del agua, principalmente su contenido en dióxido de
carbono y su grado de saturación respecto a la calcita/dolomita, son los “encargados”<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>para disolver las paredes de la fisura, y por
tanto de su ensanchamiento.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
He creído conveniente intentar explicar este concepto
mediante una serie de ejemplos.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br />
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota:</b> Quizás a
algún lector le puede parecer que este artículo es demasiado explicativo. Lo
hago a propósito para subrayar los conceptos importantes, al fin y al cabo,
esto no es una publicación en una revista científico, donde los lectores ya
dominan todos los principios básicos.<br />
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota: </b>En este
artículo se ha evitado el uso de fórmulas relativamente complicados, para poder
concentrarse en los conceptos.</div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<h4>
<span style="font-size: 13.0pt;">LOS EJEMPLOS</span></h4>
</div>
</div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En los siguientes ejemplos se intenta explicar seis
conceptos:</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La cabeza total, la cabeza de presión, la cabeza
cinética, la cabeza de elevación, la línea de energía total y la línea del
gradiente hidráulico. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 1</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En este ejemplo tenemos un muro de contención y un
pantano lleno. El volumen del pantano es tan grande que no hay fluctuaciones en
el nivel de su superficie. Desde el fondo del pantano sale un conducto
horizontal con un diámetro constante. Este conducto tiene dos tubos verticales,
donde se mide la altura de la columna de agua. Hablando de cabeza hidráulico
siempre se necesita un nivel de referencia, que en este caso es el centro del tubo
horizontal.
<br />
<br />
<!--FIGURA EJEMPLO 1-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaKhN1MzwBfahkDwNLChJhZps5IbRZhSfxdRnFa41DHV5KF9oJO_GaSbA89eN9rX-5C-AiqUzKo5Ckz2iYOUb89fduPiHyKmcw23ywz5tF_9y071No-G9TNfWlD5INhhrSMbmJ7E8_DEo/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+1.png"><img alt="Este dibujo muestra una cabeza hidráulico total, la cual es la suma de la cabeza de presión y de la cabeza cinética." border="0" data-original-height="884" data-original-width="1600" height="352" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhaKhN1MzwBfahkDwNLChJhZps5IbRZhSfxdRnFa41DHV5KF9oJO_GaSbA89eN9rX-5C-AiqUzKo5Ckz2iYOUb89fduPiHyKmcw23ywz5tF_9y071No-G9TNfWlD5INhhrSMbmJ7E8_DEo/s640/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+1.png" title="cabeza hidraulica fluido ideal 1" width="640" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Ejemplo 1: En este caso la cabeza total es la suma de la cabeza de presión y de la cabeza cinética.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Si un volumen de agua es estático, es decir que no se
mueve, entonces toda su energía es potencial (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Ep = m.g.h</b>). En el fondo del pantano la energía potencial es
proporcional con la profundidad del pantano. La profundidad del pantano (medido
en metros) coincide con la cabeza de presión. En este caso la cabeza total
coincide con la cabeza de presión.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El agua que fluye por el conducto horizontal tiene cierta
velocidad, lo cual significa que una parte de la energía potencial se ha
convertido en energía cinética (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Ec = mv<sup>2</sup>/2</b>).
En este caso la cabeza total es la suma de la cabeza de presión y de la cabeza
cinética (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">CC =</b> <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">v<sup>2</sup>/2g</b>).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota 1:</b> para<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> </b>convertir energía en cabeza (que se
puede medir en alturas) se divide la energía por <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">mg</b>, donde <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">m</b> es la masa y
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">g</b> la aceleración de la gravedad
(9,81).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">La línea de cabeza
total</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Como en este artículo se ha supuesto un fluido ideal, es
decir sin pérdida de energía debido a la fricción, la cantidad total de energía
no cambia: la línea de energía (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LE</b>)
es horizontal y por lo tanto la línea de cabeza total (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LH</b>) también (porque es la misma línea).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">La línea del
gradiente hidráulico </b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La línea del gradiente hidráulico (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LGH</b>) indica la distribución de la cabeza de presión, es decir el
nivel freático en cada punto (= nivel piezométrico). Se determina fácilmente:
restando la cabeza cinética de la cabeza total. La energía cinética solo cambia
cuando se cambia la velocidad, lo cual es imposible en un tubo de diámetro
constante. Por tanto, y en este caso, ambas líneas son paralelas y
horizontales. Una <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LGH</b> horizontal
significa un gradiente hidráulico cero. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 2</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Este ejemplo es muy parecido al anterior, con la única
diferencia que en este caso el conducto tiene que superar un obstáculo de
altura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Z</b>. </div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Para el tubo 2 no ha cambiado nada respecto al ejemplo 1.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Para el tubo 1 la cabeza total (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">H)</b> sigue siendo lo mismo, pero ahora está compuesta por las tres
cabezas posibles:</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-right: -28.45pt; text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">CABEZA TOTAL</span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;"> </span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">=
CABEZA DE ELEVACIÓN (Z) + CABEZA DE PRESIÓN (CP) + CABEZA CINÉTICA (CC)<span style="mso-spacerun: yes;"> </span></span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: left;">
La cabeza total no ha cambiado (no hay pérdida de
energía) y tampoco la cabeza cinética (la velocidad es igual en todo el
conducto) y por tanto la <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">cabeza de
presión</b> del tubo 2 es igual a la suma de las <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">cabezas de elevación y de presión</b> del tubo 1.
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEglggXvPaUlxNUGm3upuZPtAY8UmMMHmU7W2GaZVXKoQh26SbYETxLBTdBYSzp22hp-HVUXKAgXNj86CigcJTaTT7uERbrqq97mPHTs8lEO5b-mASfH3W-GUSwbtEBxRd2YydqQfmCc_8k/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+2.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="para el tubo 1 la cabeEste dibujo muestra una cabeza hidráulioc total, la cual es la suma de las cabezas de elevación, de presión y cinética. " border="0" data-original-height="986" data-original-width="1600" height="394" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEglggXvPaUlxNUGm3upuZPtAY8UmMMHmU7W2GaZVXKoQh26SbYETxLBTdBYSzp22hp-HVUXKAgXNj86CigcJTaTT7uERbrqq97mPHTs8lEO5b-mASfH3W-GUSwbtEBxRd2YydqQfmCc_8k/s640/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+2.png" title="cabeza hidraulica fluido ideal 2" width="640" /></a></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Ejemplo 2: para el tubo 1 la cabeza total es la suma de las cabezas de elevación, de presión y cinética. </i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 3</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Este ejemplo es igual al anterior con la excepción de que
el conducto después del tubo 2 baja de forma abrupta, para luego seguir en
horizontal.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La velocidad del flujo no cambia, por tanto la cabeza cinética
sigue igual.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El nivel de referencia ha bajado hasta el tramo
horizontal más bajo y por tanto la cabeza total ha aumentado.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La cabeza total del tubo 1 es la suma de la cabeza
cinética (CC), la cabeza de presión <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>(CP1)
y de la cabeza de elevación (Z1). En fórmula: <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">H = CC + CP</b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.0pt;">1 </span>+ Z</b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.0pt;">1</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Lo mismo para el tubo 2: <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">H = CC + CP</b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.0pt;">2</span> + Z</b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 10.0pt;">2</span></b> </div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKRnK9G4TfY5bcsqa2KDmFBwb3L-tuj3SO-gOl2PoCFKvgrKKIXH_cA2KIhXHHIwHdXxHFXssOt1uwtewbzzpHqnL9mtgLr9HDafcivraKcBdZ4iDBxylYwTaM7XIpGYfxALgQyzxmKDc/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+3.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Este dibujo muestra que los tubos tienen la misma cabeza cinética, porque la velocidad del flujo en el conducto no cambia." border="0" data-original-height="936" data-original-width="1600" height="374" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKRnK9G4TfY5bcsqa2KDmFBwb3L-tuj3SO-gOl2PoCFKvgrKKIXH_cA2KIhXHHIwHdXxHFXssOt1uwtewbzzpHqnL9mtgLr9HDafcivraKcBdZ4iDBxylYwTaM7XIpGYfxALgQyzxmKDc/s640/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+3.png" title="cabeza hidraulica fluido ideal 3" width="640" /></a></div>
<!--DIBUJO FIGURA 3-->
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Ejemplo 3: los tubos tienen la misma cabeza cinética, porque la velocidad del flujo en el tubo no cambia.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 4</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">En este ejemplo
hay tres tubos, de los cuales el segundo está conectado a un segmento cuyo
diámetro es el doble del resto del conducto.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">También en este
ejemplo no hay pérdida de energía y por tanto la línea de cabeza total (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LH</b>) sigue siendo horizontal.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">La línea del gradiente hidráulico</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El segmento con
un diámetro dos veces mayor, tiene una superficie de sección cuatro veces
mayor. El resultado es que el flujo es cuatro veces menor, porque el caudal
debe ser igual en cada punto del conducto (de lo contrario se acumularía agua
en algunos puntos del conducto, lo cual en un conducto inflexible es
imposible).</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">La cabeza
cinética </span>es <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">v<sup>2</sup>/2g</b>,
lo cual significa que cuando la velocidad merma 4 veces, la cabeza cinética
merma 16 veces. Lo cual es compensado por un aumento de la cabeza de presión.
La cabeza cinética es tan pequeña que no se ha podido dibujar a escala.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Entonces, por encima del segmento con menor velocidad la
cabeza de presión aumenta y la línea del gradiente hidráulico se eleva.</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjNnwxznl0F0c_ULFvonYSipmIsc7PxFvxleGiQmH2DOgoV6u2vFttjHEuQFi-PCsbDEmS2Qp-PghoxN88tCUOfi7PAl6UXNKXIqG7qazNyc4z3Mi7Xr2saG58ThKySSyPUMThhEyGvpvA/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+4.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Este dibujo muestra que la cabeza cinética del tubo 2 es menor, porque debido a un diametro mayor del conducto, el flujo es más lento" border="0" data-original-height="929" data-original-width="1600" height="370" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjNnwxznl0F0c_ULFvonYSipmIsc7PxFvxleGiQmH2DOgoV6u2vFttjHEuQFi-PCsbDEmS2Qp-PghoxN88tCUOfi7PAl6UXNKXIqG7qazNyc4z3Mi7Xr2saG58ThKySSyPUMThhEyGvpvA/s640/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+4.png" title="cabeza hidraulica fluido ideal 4" width="640" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Ejemplo 4: la cabeza cinética del tubo 2 es menor, porque debido a un diametro mayor del tubo, el flujo es más lento</span></i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 5</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">En este ejemplo
el conducto que sale del pantano se estrecha y después termina al aire libre.
Cada tramo del conducto tiene un tubo vertical donde se mide la cabeza de
presión. Para el tubo vertical 1 la cabeza total es la suma de la cabeza cinética
1 + la cabeza de presión 1. </span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">La presión al
final del conducto es igual a la presión atmosférica, la cual es la presión en
todo el tramo estrecho. Por tanto, la cabeza de presión del tubo vertical 2 es
igual a la presión atmosférica y por eso el agua no sube por este tubo. Esto
significa que la cabeza total es igual a la cabeza cinética. Toda la energía
potencial se ha convertido en energía cinética. Observa que la línea del
gradiente hidráulico ha bajo hasta el centro del conducto.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Si se sabe la
cabeza total, que es igual a la profundidad del pantano, es fácil calcular la
velocidad con que sale el agua del tubo.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Energía potencial
= energía cinética</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">m.g.h</b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;"> = </span><b style="mso-bidi-font-weight: normal;">mv<sup>2</sup>/2</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">v<sup>2</sup></b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;"> = <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">2</b></span><b style="mso-bidi-font-weight: normal;">.g.h</b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">g = 9,81</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Si el pantano
tiene, por ejemplo, unos 45,9 metros de agua, entonces:</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">v<sup>2</sup></b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;"> = <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">2</b></span><b style="mso-bidi-font-weight: normal;">. 9,81. 45,9 = 900</b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">v = 30 m/s</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Conociendo la
velocidad del agua y la superficie de la sección del conducto se puede calcular
el caudal.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<!--DIBUJO 5-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgQ8Y8H6sdbT7m-FYv330R0K5KhrqKoeq4QFn66utOT4bA2gegwMT1vvYfqqbrTTqWc6CdKVwnpOCUYxK-lHBhtskP82k-EhfroYDC5U3NySQ9quaGWbMTseOEjZyhA5RuJN2ZutWhQLBQ/s1600/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+5AA.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Este dibujo muestra que si el conducto termina en aire libre, la cabeza total equivale a la cabeza cinética" border="0" data-original-height="896" data-original-width="1600" height="358" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgQ8Y8H6sdbT7m-FYv330R0K5KhrqKoeq4QFn66utOT4bA2gegwMT1vvYfqqbrTTqWc6CdKVwnpOCUYxK-lHBhtskP82k-EhfroYDC5U3NySQ9quaGWbMTseOEjZyhA5RuJN2ZutWhQLBQ/s640/casbeza+hidr%25C3%25A1ulico+figura+5AA.png" title="cabeza hidraulica fluido ideal 5" width="640" /></a></div>
Ejemplo 5: si el conducto termina en aire libre, la cabeza total equivale a la cabeza cinética, además, la cabeza cinética es mayor donde la velocidad del agua es mayor, es decir en la parte estrecha del conducto.<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<h4>
<span style="font-size: 13.0pt;"> RESUMEN</span></h4>
</div>
</div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En un tubo horizontal donde fluye el agua, la cabeza
total equivale a la suma de la cabeza de presión y la cabeza cinética, en caso de que el nivel de referencia es el propio conducto.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En cualquier situación donde el nivel de referencia no es el conducto horizontal, la cabeza total equivale a la suma de las tres cabezas.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La línea de la energía total (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LE</b>), que equivale a la cabeza total, es horizontal porque se trata de un fluido ideal y no hay pérdida de energía debido a la fricción.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La línea del gradiente hidráulico siempre se encuentra por debajo de la línea de energía, a una distancia que equivale a la cabeza
hidráulica.<br />
La línea del gradiente hidráulico siempre se encuentra
por debajo de la línea de energía, a una distancia que equivale a la cabeza
hidráulica. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En el siguiente artículo se tratará la presión hidrostática en caso de un fluido real.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Un cordial saludo y no dude en dejar algún comentario.</div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-67071332512864706602020-04-03T17:22:00.000+02:002020-04-27T16:07:32.472+02:00Experimentos para investigar un epikarst: los resultados y su significado<!--[if gte mso 9]><xml>
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<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Introducción</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Para el estudio de los pozos verticales formados por
disolución de la roca calcárea por agua procedente de las precipitaciones, se
supone que el epikarst juega un papel crucial. En el epikarst se acumula una
cierta cantidad de agua, que luego infiltra poco a poco, y de lo cual una parte
se<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>suele concentrar hacia las fisuras
más anchas. Como casi todos los sistemas naturales, también el epikarst es muy
complejo y los factores que influyen son múltiples.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Creo que el artículo de Sheffer y coautores (2011)*<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><sup>nota</sup></b> es un muy buen ejemplo
de un estudio detallado del epikarst que nos puede enseñar muchos aspectos del
mismo. Su punto diferenciador, respecto a otros estudios donde miden el goteo de
las estalactitas, es que aquí se ha medido la cantidad total de agua procedente
de varios centenares de puntos de goteo.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En su artículo se describen tres experimentos muy
interesantes, el primero está basado en la precipitación natural durante la
época húmeda, el segundo consiste de tres irrigaciones artificiales donde en la
última se ha incorporado un experimento con trazadores.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhi_-FwgeC6VbuKAcWACFEwGPJ2woJ-v9ukZc7vszLSyz84ijBCxTiC3IV79DxY71bhLtTeQYyXqy90LVy_Q3D9c9AHAhxRDOM-G7U7TKey77dE83AkPGl6hTZzeITntiPMME1yIRcw1Qg/s1600/perfil+de+la+cueva+1.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Este dibujo muestra la Cueva Sif (Israel) en perfil. Aquí se ha realizado un experimento de epikarst, midiendo la cantidad de goteo en la cueva" border="0" data-original-height="444" data-original-width="1600" height="342" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhi_-FwgeC6VbuKAcWACFEwGPJ2woJ-v9ukZc7vszLSyz84ijBCxTiC3IV79DxY71bhLtTeQYyXqy90LVy_Q3D9c9AHAhxRDOM-G7U7TKey77dE83AkPGl6hTZzeITntiPMME1yIRcw1Qg/s800/perfil+de+la+cueva+1.png" title="Experimento epikarst cueva 1" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i>Perfil de la cueva Sif, donde se ha realizado el experimento. Adaptación de la figura 2C del artículo original.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<a name='more'></a><br />
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En esta entrada se describe primero los elementos
involucrados en los experimentos y después los propios experimentos, sus
interpretaciones y las conclusiones de los autores. Al final quiero añadir unos
comentarios respecto a los resultados y conclusiones. No quiero insinuar que
los autores los han pasado por alto, pero es probable que no los han tratado por
considerarlos de menor importancia o porque están abiertas a cierta
especulación.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span lang="EN-US" style="mso-ansi-language: EN-US;">*<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><sup>nota </sup></b><span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Sheffer et al, 2011<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Integrated cave drip monitoring for epikarst
recharge estimation in a dry Mediterranean area, Sif Cave, Israel. </span><i style="mso-bidi-font-style: normal;">Hydrological Processes, Volume 25, Issue 18</i>.
Este título se pudiera traducir como: Monitorización integrada del goteo (del
techo de una cueva) para poder estimar la recarga del epikarst, en una zona
seca del Mediterráneo, Cueva Sif, Israel).<span style="mso-spacerun: yes;">
</span><span style="mso-spacerun: yes;"></span>Se puede descargar en <a href="https://www.academia.edu/" target="_blank">academia.edu,</a> aunque hay
que abrir una cuenta. También se leer online la <a href="https://www.yumpu.com/en/document/view/37017718/variable-scale-recharge-measurement-and-modelling-using-the-" target="_blank">tesis doctoral de Sheffer</a>,
donde se puede encontrar la misma información.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
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</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Descripción de los elementos involucrados en los
experimentos</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
A continuación se da una descripción de los elementos
importantes que juegan un papel en los experimentos.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El Lugar</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El sitio se
encuentra a unos cincuenta kilómetros al noroeste de Jerusalén (Israel), en la
zona de recarga del acuífero </span>WMA (Western Mountain Aquifer), que es el <span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">más grande del país con un área de recarga de
2200 </span>km<sup>2</sup>. El nivel freático se encuentra a una profundidad de unos
100 metros.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">La cueva</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La cueva consiste prácticamente en su totalidad de una
sola sala redonda, con un diámetro de unos 27 metros (570 m<sup>2</sup>). El
techo de la sala se encuentra a una altura de entre 2 y 7 metros y a su vez
entre 3 y 11 metros por debajo de la superficie. Hay algunas chimeneas que
llegan hasta 3 metros por debajo de la superficie. Hay zonas con varios
centenares de <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>puntos de goteo. La cueva
tiene una entrada grande que está tapada para proteger el ambiente de la cueva.
La roca entre el techo y la superficie <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>se puede considerar como perteneciente al
epikarst.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">La roca</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Se trata de una caliza dolomítica, que las fuerzas
tectónicas y la erosión han devuelto a la superficie, después de haber estado a
gran profundidad, enterrada bajo otras rocas y sometida a procesos de
compactación (rocas telogenéticas). El resultado es que hoy en día se trata de
una roca prácticamente sin matriz (= el espacio entre los granos que componen
la roca) y con fisuras estrechas y relativamente distantes (separación entre
0,5 a 5 metros). La estratificación es masiva y con una ligera inclinación de
algunos grados hacia el ONO (WNW).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">El suelo</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Por encima de la roca hay un suelo de tipo terra rossa,
con un grosor de 60 a 70 cm. Al final del verano el suelo tiene un 17% de
humedad, lo cual equivale al punto de marchitez (=punto de humedad mínima en el
cual una planta no puede seguir extrayendo agua del suelo, definición de Wikipedia).
Por otro lado, el punto de capacidad de campo (= un suelo saturado) es
alcanzado cuando la humedad llega al 32% (es decir que ocupa el 32% del volumen
del suelo). La evapotranspiración en la zona es el 65-75% de la precipitación.
Hay una vegetación escasa.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Recogida del goteo</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El goteo se recoge en 3 zonas, mediante unas lonas de PVC, y es desviado hacia un barril, donde el caudal es medido de
forma continua para cada zona. La zona 1 tiene una lona de 17 m<sup>2 <span style="mso-spacerun: yes;"> </span></sup><span style="mso-spacerun: yes;"> </span>y
está situada por debajo de una de las chimeneas. Esta tiene un diámetro de 1
metro, <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>llega hasta 3 metros por debajo
de la superficie y está conectada con una fisura relativamente ancha. Las zonas 2 y 3
tienen unas lonas de 56 y 46 metros cuadrados respectivamente y se encuentran
por debajo de importantes áreas de goteo. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">La precipitación</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Después de un verano seco la temporada de lluvias
comienza en septiembre. La precipitación se ha medido a 300 metros de la cueva,
calibrado a cantidades de 0,2 mm. La precipitación media por la zona es de unos 550 mm al
año. La precipitación artificial se hace mediante siete
aspersores y es parcialmente recogida en 37 contenedores para poder determinar
la distribución espacial.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">La entrada de la cueva</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La entrada tiene una superficie de unos 50 m<sup>2 </sup>(no
mencionado en el artículo, pero calculado usando la escala de la figura en el
artículo original y por comparación con las 2 lonas) y está situada en el borde
sur de la cueva.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Experimento 1: eventos de lluvia natural</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Descripción del experimento 1</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">En este
experimento se ha recogida las precipitaciones desde las primeras lluvias,
después del verano de 2006, hasta las últimas lluvias de la estación húmeda. En
el techo de la cueva hay centenares de puntos de infiltración que se ha
recogido en tres zonas (supongo donde más goteo había), mediante unas lonas.
Unos sensores han medido la cantidad recogido en tiempo real. Dividiendo esa
cantidad por la superficie de la lona da la infiltración en mm.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Resultados del
experimento 1</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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La figura 1 es una representación gráfica de los
resultados. La curva de precipitación acumulada muestra como aumenta la
cantidad total de lluvia (eje de la izquierda) durante los meses de la estación
húmeda (eje horizontal). Los tramos donde sube esta curva indican los eventos
de lluvia y los tramos horizontales indican los periodos secos intermedios. Las
curvas marrón, morada y azul indican la cantidad diaria de goteo de las zonas
1, 2 y 3 respectivamente. Se puede ver que los eventos de precipitación A, B y
C (cantidad total 103 mm) no provocaron ningún goteo. Los siguientes 6 eventos
los he numerado de 1 a 6, y muestran un aumento de goteo progresivo mientras
avanza la temporada húmeda (picos cada vez más altos). </div>
<span style="font-family: "calibri" , "sans-serif"; font-size: 11.0pt; line-height: 115%;"></span>
<br />
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
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<br /></div>
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</div>
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<div class="MsoNoSpacing">
<i>La figura 1 es una adaptación de la figura 5 del artículo
original. Para su explicación ver el texto.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La figura 2 muestra los resultados en una representación
semilogarítmica, donde el eje horizontal tiene una escala lineal (el tiempo en
meses) y el eje vertical una escala logarítmica (el goteo en mm por día).
Representado de este modo los resultados muestran que cada curva tiene dos (las
zonas 2 y 3 de goteo) o tres (la zona 1) partes bien diferenciadas,
que además se repiten en todos los eventos de precipitación y que se ve
especialmente claro en la parte donde la curva se disminuye.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgSKUAtOgRqliKXP0n02VqUiyDgjboF3gO5MjvGtOTkbV8WxaLm-rZ26ler3KO-CD8JQiIR_8bPMyA7IaM8-UJxT8FAMLKdqc69WuEVpnfBZ-e-ZhhvPlZXaNIOl0bVrZOewmg4zPKyqxo/s1600/dripwater+response+2+1600.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Gráfico que muestra tres régimenes de flujos por el epikarst: flujo rápido, intermedio y lento." border="0" data-original-height="1203" data-original-width="1600" height="480" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgSKUAtOgRqliKXP0n02VqUiyDgjboF3gO5MjvGtOTkbV8WxaLm-rZ26ler3KO-CD8JQiIR_8bPMyA7IaM8-UJxT8FAMLKdqc69WuEVpnfBZ-e-ZhhvPlZXaNIOl0bVrZOewmg4zPKyqxo/s640/dripwater+response+2+1600.png" title="Experimento epikarst cueva 3" width="640" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<i>La figura 2 es prácticamente igual a la figura 6 del
artículo original. Para su explicación ver el texto.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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Un dato que es difícil de ver en las figuras (debido a la
escala) es el tiempo entre el comienzo de un evento de precipitación y el
momento que empieza el goteo en la cueva. Este valor disminuye de unas 30 horas
por el evento 1 <span style="mso-spacerun: yes;"></span>hasta 4 horas por el
evento 6.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
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<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Interpretación de los resultados del
experimento 1</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1)</b> Como se
puede ver en la figura 1, las primeras tres lluvias, con un total de
precipitación de <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">103 mm</b>, no
provocaron ningún goteo, ni si quiera en la zona 1, que tiene una chimenea con
una fisura relativamente ancha. Esto coincide con la cantidad de agua que el
suelo es capaz de absorber para llegar del punto de marchitez (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">17%</b>) al punto de capacidad de campo (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">32%</b>).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Esta diferencia de <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">15%</b>
es el volumen del suelo que se ha llenado con agua, y el 15% de un suelo de 700
mm son <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">105 mm</b>.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">2)</b> Si
comparamos en la figura 1 el primer pico con el tercero (pico tres veces mayor,
mientras que la precipitación ha sido algo menor, ver curva de precipitación
acumulada) y el sexto (pico 8 veces mayor con una precipitación solo un poco
mayor), se puede ver que los efectos de un evento de lluvia aumentan
considerablemente mientras avanza la temporada húmeda. El goteo del último
evento representaba aproximadamente el 80% de la precipitación total. Esta
diferencia en los efectos que pueden tener unas precipitaciones parecidas, se puede
explicar en gran parte teniendo en cuenta la duración de los períodos secos
entre cada evento. De los 75 mm caídos en el evento 1, unos 65 mm son
absorbidos por el suelo. En los dos meses antes de este evento la humedad había
vuelto a bajar 9 puntos, hasta el 23%. Aparte de la longitud de estos períodos
intermedios, también deben de haber jugado un papel el tiempo y la vegetación. Por
ejemplo, un aire seco tiene mucho poder para disecar el suelo y es posible que
la vegetación se haya activado después de las primeras lluvias (observación
personal).Al contrario, el período sin precipitación antes del
evento 6 (pico más alto), ha tenido mucho menos efecto, porque su duración ha
sido mucho menor, el aire ha sido probablemente menos seco y la vegetación
puede que estaba al final de su periodo de crecimiento (por lo menos las
plantas anuales).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">3)</b> La
disminución del tiempo entre el comienzo de un evento de precipitación y el
momento que empieza el goteo en la cueva, mientras avanza la temporada húmeda, es
otra indicación de que el suelo pierda cada vez menos humedad en los períodos
secos intermedios.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">4)</b> La figura 1
muestra que el goteo en la zona 1 es muy superior a las otras zonas. La
explicación está en la presencia de la fisura relativamente ancha en la
chimenea y que deja pasar un flujo considerable. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">5)</b> La cantidad
total de goteo recogido es de alrededor de 150 mm, lo cual es entre 30-35% de
la precipitación anual. Esta cifra coincide con una evapotranspiración de
65-75%, que es el valor para todo el acuífero. En este caso el valor a gran
escala parece coincidir con el valor a escala pequeña.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">6)</b> Las tres
grupos de curvas de la figura 2 son interpretados como tres regímenes de flujo,
porque si la disminución del goteo, después de una lluvia, simplemente seguiría
una función exponencial, entonces la figura demostraría una sola línea. La
curva más inclinada, que solo se ha observado claramente en el goteo de la zona
1, representa el flujo rápido, asociado a la fisura ancha que termina en la
chimenea. Las otras dos líneas representan el flujo intermedio y lento. Estos
flujos se han observado en las tres zonas y se asocia con los sistemas de fisuras
estrechas y muy estrechas o el matriz.</div>
<div style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Experimento con lluvia artificial</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Al final del verano siguiente (septiembre 2007) Sheffer y
coautores han realizado un experimento con lluvia artificial. Han hecho tres
irrigaciones usando siete aspersores, una vez por semana. Esta precipitación
artificial se ha controlado midiéndola en 37 puntos, para poder determinar su
distribución espacial. Las irrigaciones han sido de 75, 42 y 76 mm
respectivamente.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Resultados</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La primera irrigación no ha resultado en goteo. La
segunda ha resultado en 2 mm de goteo total. La tercera ha tenido un efecto
grande.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Interpretaciones</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El resultado ha confirmado los datos adquiridos en el
experimento con la lluvia natural. Solo hay goteo<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>a partir del momento en que el suelo ha
recuperado su capacidad de campo (= que está saturado), que otra vez ha sido a
partir de un poco más de 100 mm de precipitación. Está claro que la cantidad de
la segunda<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>irrigación ha sido en función
de las expectativas, asegurando el arranca de goteo, pero solo eso.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-tab-count: 1;"> </span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Experimento con trazadores</span></b></div>
<div style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Este experimento se ha hecho durante la tercera
irrigación, cuando el suelo ya estaba saturado. Se han usado 3 trazadores:
Uranine, LiCl y Sodio Naftionato, que a partir de ahora se indican con A, B y
C.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Los trazadores A y B fueron colocados alrededor de las
zonas 1 y 3. El trazador A exactamente a 5 metros al norte de la chimenea de la
zona 1. El trazador C se ha colocado por encima de ambas zonas, pero no justo
por encima de la chimenea (grosor del techo en la zona 1 de 7 metros).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Resultados</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El trazador C apareció por primera vez después de 23 y 29
horas en las zonas 1 y 3 respectivamente. El grosor de de los techos en estas
zonas es de unos 7 y 9 metros respectivamente.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Los trazadores A y B alrededor de la zona 3 y el trazador
B al lado de la zona 1, no se han detectado en ningún momento. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El trazador A de la zona 1 se ha detectado a las 5 horas
del comienzo de la irrigación y solo durante un tiempo corto. La distancia
mínima que ha atravesado este trazador es de seis metros.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Interpretación</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El trazador C ha demostrado que el flujo intermedio es de
unos 30 cm por hora. Este dato se puede obtener dividiendo el grosor de la roca
por encima de la cueva por la cantidad de horas que han pasado hasta la primera
detección del trazador.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La falta de detección de los trazadores colocados
alrededor de las zonas 1 y 3 (excepto el trazador A de la zona 1) indica que
los flujos intermedio y lento son principalmente verticales.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La detección del trazador A en la zona 1 es contribuido
al flujo rápido por la fisura ancha, lo que explica que después de un pico al
principio no se ha detectado más. Con estos datos se puede calcular que la
velocidad mínima del flujo rápido es de 120 cm por hora (distancia mínima de 6
metros dividida por 5 horas). </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Otro aspecto es que el flujo rápido tiene un importante
componente de desplazamiento horizontal.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Conclusiones de los autores</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Antes de añadir unos comentarios personales, doy aquí una
traducción de las conclusiones publicado en el artículo.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Conclusiones del
artículo de Sheffer et al.</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span class="tlid-translation">1. Se han podido diferenciar
tres regímenes de flujos separados según los hidrogramas de goteo: flujo
rápido, flujo intermedio </span>y flujo lento. El flujo rápido sigue una ruta
preferida, como puede ser a través de conductos (fisuras anchas), mientras que
el flujo intermedio fluye por un sistema de fisuras y el flujo lento se filtra
a través de la matriz. El flujo lento fue calculado a 300 mm por hora, esto en
base de la recuperación del trazador Na Naftionato.<br />
2. Se encontró que después de un verano largo y seco, un umbral de 100 mm era
esencial para el comienzo del goteo en la cueva.<br />
3. El tiempo de retraso entre los eventos de lluvia y el goteo en la cueva disminuye
a lo largo de la temporada de lluvias de 29–34 h a 4 horas.<br />
4. La tasa de recarga aumenta para cada evento de lluvia durante el invierno,
comenzando sin recarga hasta que se alcanza el umbral de 100 mm, y luego
aumentando a 70–80% de precipitación.<br />
5. El patrón espacial de las recuperaciones de los trazadores respalda el
supuesto general de flujo vertical a través de la zona vadosa, lo que permite
realizar cálculos de recarga.<br />
La recarga anual medido en la cueva fue de 140–160 mm, lo que representa el 30–35%
de la precipitación anual, similar a la recarga promedio a largo plazo para el
acuífero WMA.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
6. Los procesos fundamentales que rigen la recarga a la cueva
están de acuerdo con los procesos descritos por modelos a escala local y
regional.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Algunos comentarios</span></b></div>
<div style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1)</b> En este
experimento el medio que retiene casi toda la precipitación es el suelo. Lo
cual significa que en este lugar la capacidad de almacenamiento del epikarst
tiene poca importancia, al contrario de que se supone en muchos artículos. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Una explicación puede ser que la zona de contacto entre
la roca y el suelo es muy homogénea y nítida, lo cual a su vez puede ser debido
al carácter masivo de la caliza y la estratificación casi horizontal. Además la
roca tiene una fisuración moderada y pocas fisuras anchas (distancia entre las
fisuras de 0,5 a 5 metros).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Esto significa que la capa superior de la roca (= el
epikarst) tiene muy poca capacidad para retener agua. No tiene ni espacios con
cierto volumen (vacios o lleno de suelo), ni un sistema maduro de fisuras más o
menos anchas. Con otras palabras, el epikarst está muy poco desarrollado.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
No quiere decir que en otras partes del mundo no puede
haber un epikarst funcional en el sentido de que no solo concentra la
precipitación, pero que también la acumula. En muchos lugares el interfaz entre
roca y suelo es muy irregular, lo cual fomenta la incorporación de tierra y la
formación de espacios vacios.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Lo cual nos lleva a la importancia de que cada caso hay
que estudiarlo individualmente y que generalizaciones, aunque muchas veces
inevitables, pueden llegar a supuestos erróneos.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">2)</b> Como ha
demostrado este estudio, el suelo (y en general también el epikarst ) atenúan
los efectos de las lluvias en la zona vadosa por retención del agua, pero que esta
capacidad disminuye mucho con el avance de la época húmeda, porque llega un
momento en que el suelo está casi saturado de forma permanente.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Hay que tener en cuenta que en otras zonas del mundo estos
efectos pueden ser mucho mayores. En una zona con un suelo profundo y mucha
vegetación, puede que incluso una lluvia fuerte apenas aumenta el flujo por la
zona vadosa, si esta ocurre después de un período largo sin precipitación. Por
otro lado, el este ejemplo ya no se retiene el agua una vez que el suelo y el
epikarst se haya saturado, y entonces la mayor precipitación puede causar
inundaciones peligrosas en la zona vadosa.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Al contrario, en zonas con<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>un karst desnudo se espera una retención
menor, la cual significa que incluso una tormenta en verano puede tener una
respuesta rápida y brusca. Por tanto mucha atención, especialmente en los
pozos.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">3)</b> El
experimento con los trazadores ha demostrado que las fisuras anchas desvían el
agua desde una distancia de cinco metros hacia la chimenea. Lo cual indica que,
aunque en este experimento el epikarst no cumple la suposición de medio donde se
retiene el agua, si lo cumple en el sentido de desviar y concentrar los flujos.
Es decir, que se ha desviado agua hacia la zona 1 de un área adyacente y que
por tanto el caudal ya no tiene relación con la superficie de la lona. Eso
explica que el goteo recogido ha sido varias veces mayor que en las otras
zonas.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Por otro lado el goteo de la zona 2 es mayor al goteo de
la zona 3, y eso de una forma significativa. Ya hemos visto que el goteo se
calcula en mm, dividiendo el volumen de agua recogida por la superficie de la
lona, lo cual significa que la superficie total no influye. También han
supuesto que el flujo intermedio y lento son verticales. ¿Entonces que puede
ser la razón de esta diferencia?</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Me ocurren dos posibilidades: </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">a)</b> La
precipitación que cae sobre la entrada tapada (50 m<sup>2</sup>) debe de ir a
algún lado. Como también los estratos se inclinan ligeramente hacia el ONO, es
posible que una parte del agua que sale de la entrada sea guiada hacia la zona
2 (situada al norte de la entrada), pero no hacia la zona 3.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">b)</b> Que hay más
fisuras más o menos estrechas, que aportan o quitan agua de ambas zonas.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Obviamente todo esto debe tener consecuencias para el
cálculo del porcentaje de precipitación total que entra en la cueva y que luego se compara con evapotranspiración de la región.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">4) </b>Se han
calculado un valor mínimo para el flujo rápido y otro para el flujo intermedio,
pero no para el flujo lento. Como se puede ver en la figura 2, el flujo lento
se mantiene por lo menos durante un mes. Quizás significa que si hay una
pequeña reserva de agua en el epikarst, o que este flujo es realmente muy lento,
o ambos.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En las conclusiones los autores lo relacionan con el
matriz, aunque al principio habían dicho que este era inexistente (o por lo
menos que no había permeabilidad de matriz). Sea lo que sea, el mecanismo
responsable es capaz de mantener un flujo de aprox. 0,5 mm al día, incluso
después de un mes.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Con un valor de 30 cm por hora, el flujo intermedio pudiera
llegar a la capa freática, situada a <span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">unos
100 <sub><span style="mso-spacerun: yes;"> </span></sub>metros por debajo de la
superficie, en unas dos semanas (333 horas, y suponiendo que las fisuras siguen
igual), pero solo se mantiene durante un periodo relativamente corto. </span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El flujo lento
llegaría mucho más tarde, lo cual puede ser una de las razones porque un
acuífero mantiene su nivel de base incluso después de un largo periodo de
sequía.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">A otro lado,
también es probable que parte del agua de los flujos intermedios y lentos es
interceptado por fisuras más anchas, lo cual disminuiría mucho el tiempo para
llegar al nivel freático. </span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Se ve que queda
mucho para investigar.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">5)</b> Todo lo
mencionado anteriormente demuestra que probablemente hay muchos casos donde la
capacidad de retención del epikarst es sobrevaluada y la de la zona vadosa
infravaluada, con lo cual no quiero negar la importancia del epikarst.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
También habrán casos donde la capacidad de la zona
freática para mantener el flujo en estiaje (= mucho menor que la capacidad de
todo el acuífero) es mucho mayor a la de la zona vadosa y el epikarst juntos.
Lo cual puede ser un tema para otro artículo.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
-</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com7tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-75223208054680654122020-03-24T17:19:00.000+01:002020-03-24T17:26:23.541+01:00El gradiente hidráulico, segunda parte<!--[if gte mso 9]><xml>
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<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Introducción</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Como ya dice el título, este artículo es la continuación
del artículo “<a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2020/03/gradiente-hidraulico-cabeza-presion.html" target="_blank">el gradiente hidráulico, primera parte</a>”. He intentado explicarlo
lo más visual posible, mediante una serie de ejemplos con figuras, desde
situaciones con un gradiente hidráulico bajo hasta otros con un gradiente mayor
a uno.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
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<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Figura 1</i></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
<br />
<a name='more'></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 1</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Algunos ejemplos de gradiente hidráulico bajo podemos
encontrar en las mesetas del norte de Burgos. Una meseta es una elevación del terreno,
relativamente llana y normalmente de una gran extensión. Estas suelen tener sus
desagües en los barrancos que las rodean. Lo primero que me vienen a mente y
que ha servido como ilustración (figura 2), es el sistema Cueva del
Aguanal-Barbancho/Cueva del Agua. En el Aguanal entra un arroyo a una altura de
956m y el agua sale en la Cueva del Agua (y también por el Barbancho en época
de crecida) en Orbaneja del Castillo a una altura de 736m y a una distancia de
unos 8 km en línea recta. Hoy en día el sistema consiste de una serie de
sifones más o menos cortos y grandes galerías aéreas, pero en su estado inicial
las fisuras deberían haber estado completamente inundadas. En este ejemplo
suponemos que el desarrollo ha sido de un ensanchamiento simultáneo de todas
las fisuras entre A y B (aunque es más probable un desarrollo en fases debido a
la infiltración de precipitación en la meseta).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
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<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Figura 2</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Lo cual da un gradiente hidráulico inicial máximo de: </div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i = Δh/L</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i = (956-736)/8000
= 220/8000 = 0,0275</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Y esto suponiendo una conexión en línea recta, lo cual
obviamente no es así (según las topografías ya realizadas).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota: </b>En el
verano de 2019, el espeleobuceador Jason Mallison, en compañía de unos ingleses
y uno de nuestros espeleobuceadores más activos, Pedro González (León), han
llegado hasta el último sifón que separa ambas cuevas.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 2</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Unos 11 km al sur de Orbaneja (17 km por carretera) está
el conocido Pozo Azul, situado en los alrededores de Covanera. Se trata de un
manantial importante, situado a una altura de 700 metros y que tiene su área de
recarga a más de 9 km al ESE, medido en línea recta. Entre la zona de recarga
(situada a aprox. 1075m) y el Pozo Azul, la formación calcárea (gris en la
figura 3) está cubierta por margas impermeables (amarilla). Hoy en día la
fisura original se ha desarrollado hasta una amplia cueva que se ha buceado
hasta más de 11 km (además de unos 2 km de galerías laterales alrededor de
Tipperary), sin llegar todavía a la zona de recarga. Por tanto se puede suponer
una distancia mínima de unos 14 km hasta esta zona. Suponiendo un desarrollo de
la cueva embrionaria (wormhole) en una sola fase se puede aproximar el
gradiente hidráulico original.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i = Δh/L</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i =
(1075-700)/14000 = 375/14000 = 0,027 </b>(curiosamente casi igual al ejemplo
anterior)</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhIutDIDJxQsjKqoKdBjE0Jy3rP5jILWjxQITNqBOIsqNKgn6zgrcHOAEwuG0XAF6hME__FpKJlLOme420iIxp2mW0dMr9LvpQ_qm5ZUYR7gQkWFq3oA_vSuNNweqLYl1FeB6l-DBp5YIY/s1600/figura+2.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="300" data-original-width="1600" height="150" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhIutDIDJxQsjKqoKdBjE0Jy3rP5jILWjxQITNqBOIsqNKgn6zgrcHOAEwuG0XAF6hME__FpKJlLOme420iIxp2mW0dMr9LvpQ_qm5ZUYR7gQkWFq3oA_vSuNNweqLYl1FeB6l-DBp5YIY/s800/figura+2.png" width="800" /></a></div>
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</div>
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<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Figura 3</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota: </b>Es
probable que la altura del manantial se ha disminuida desde la formación de la
cueva embrionaria (<a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2011/03/pozo-azul-el-porque-de-su-localizacion.html#more" target="_blank">Pozo Azul: El porqué de su localización</a>) y que además el
desagüe original haya sido algo más hacia el norte y a una altura algo mayor,
mientras que la altura de la meseta habrá cambiado poco. Esto da una
disminución de<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> Δh </b>y por tanto un
gradiente aún menor<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">. </b>Por otro lado,
las galerías secas de Tipperary indican un desarrollo más complicado.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota:</b> Hoy en
día hay poca diferencia en el nivel freático entre el Pozo Azul y la punta de
exploración. Se trata de una situación normal; durante el proceso de desarrollo
de una cueva embrionaria hasta una cueva amplia, llega el momento en que la
recarga puede ser evacuada con tan facilidad, que el gradiente hidráulico se
colapsa.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 3</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En las montañas los gradientes hidráulicos suelen ser
mayores. La figura 4 muestra una montaña con una zona vadosa y una zona
freática (saturada con agua), separada por la curva discontinua que representa
el nivel freático. Hay varias fisuras que todavía son estrechas, lo que explica
que el nivel freático todavía no se ha colapsado. El sistema de fisuras desagua
en el punto <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">F</b>.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
El gradiente del conjunto de fisuras <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">AB</b>, <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">BC</b> y <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">CF</b> es:<span style="mso-spacerun: yes;">
</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span lang="EN-US" style="mso-ansi-language: EN-US;">i = </span>Δ</b><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span lang="EN-US" style="mso-ansi-language: EN-US;">h/L</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span lang="EN-US" style="mso-ansi-language: EN-US;">i = (h<sub>A</sub>-h<sub>F</sub>) / (L<sub>AB</sub>
+ L<sub>BC </sub>+ L<sub>CF</sub>) ≈ 0,5</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Las dimensiones de la figura 3 son probablemente algo
desproporcionados, con una exageración de la altura, excepto quizás por zonas
con grandes gargantas, como por ejemplo los Picos de Europa. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg6nROXxEOOnDGYQB1mjxdbqmCzevlJRjhgU31K3ljVypvCi4adMP8ylmI9rR-PivcH0eFYbE7SFtV-m6-lsreIEOtrJzf59-h93TrEnugZo4ZxIgIkAI58U8v6buYz6kur-dIL0-XdNQY/s1600/figura+3.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="810" data-original-width="1600" height="405" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg6nROXxEOOnDGYQB1mjxdbqmCzevlJRjhgU31K3ljVypvCi4adMP8ylmI9rR-PivcH0eFYbE7SFtV-m6-lsreIEOtrJzf59-h93TrEnugZo4ZxIgIkAI58U8v6buYz6kur-dIL0-XdNQY/s800/figura+3.png" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Figura 4</i></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Ejemplo 4</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Este ejemplo
trata el gradiente hidráulico en las fisuras de la zona vadosa. Como el flujo
en esta zona es principalmente subvertical, suponemos que en este ejemplo las
fisuras estrechas son verticales (figura 5). También suponemos que las 3
fisuras estrechas (pero no muy estrechas) se han llenado con agua porque está
lloviendo y porque el epikarst concentra la precipitación hacia ellas.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El gradiente
hidráulico de la fisura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">A </b>es <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1</b>, porque la diferencia en altura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh<sub>A</sub></b><sub> </sub>es igual a su
longitud. Lo que pasa es que está fisura se pierde en la profundidad (o cambia
de estrecha a muy estrecha). El resultado es que una vez que se haya llenado,
el flujo tiene una velocidad mínima (se dispersa en fisuras muy estrechas) y
además está prácticamente saturado. Esta fisura se ensancha muy lentamente. Lo
cual pone de manifiesta que aunque el gradiente hidráulico es un factor importante,
no es el único. En este caso el diámetro y la interconexión de las fisuras son
más importantes.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">También el
gradiente hidráulico de la fisura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">B</b>
es <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1</b>, pero en este caso el flujo
termina en el techo de una cueva vadosa. En este caso la longitud de la fisura
no tiene importancia (respecto al gradiente, si respecto al tiempo de ruptura),
porque mientras está llena el gradiente hidráulico sigue siendo <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1</b>. La cantidad de agua que baja por la
fisura depende principalmente de su diámetro. El ensanchamiento de la fisura
depende principalmente de la cantidad y la composición del agua que pasa por
ella y de la composición de la propia roca.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">El gradiente de
la fisura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">C </b>es algo menor de <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1</b>, porque la <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh</b> es algo menor que su longitud. Esto es debido a que la parte
inferior de la fisura se encuentra en la zona freática, es decir por debajo del
nivel freático. También esta fisura termina en el techo de la cueva (ahora
freática) y su situación es muy parecida a la de la fisura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">B</b>.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKZl9OKr-SlwjYuDmMTUHmiepYmOJAQSiLWOBTCwXGDeW1gwBQy0utIbAli7zEp6wWKkA6wJMb_Rcal1GGU3bpuhRHjOa49ceoM8Ss4GuX-q-k38vRDBGUfqQz8NuEXffESQzWshOvAOs/s1600/figura+3.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="1600" data-original-width="1570" height="815" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjKZl9OKr-SlwjYuDmMTUHmiepYmOJAQSiLWOBTCwXGDeW1gwBQy0utIbAli7zEp6wWKkA6wJMb_Rcal1GGU3bpuhRHjOa49ceoM8Ss4GuX-q-k38vRDBGUfqQz8NuEXffESQzWshOvAOs/s800/figura+3.png" width="800" /></a></div>
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</div>
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<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Figura
5</span></i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Ejemplo 5</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Este ejemplo de un gradiente hidraulico alto puede causar pérdidas
de agua alrededor de un muro de un embalse. La figura 1 muestra una fisura <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">F </b>situada hacia <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>la base del muro y que está conectada con el
pantano. Su </span><b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">Δh </span></b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt;">es casi igual<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> </b>a la
profundidad del pantano a otro lado del muro. Su longitud será un poco más que
la anchura del muro, es decir mucho menor que <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh. </b>Situaciones como estas pueden representar problemas graves,
tanto de seguridad como de pérdida de agua acumulada.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Ejemplo 6</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">La figura 6A muestra otro ejemplo de un gradiente
hidraulico bastante mayor que <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1</b>. Se
trata de un estrechamiento pronunciado en una cueva. Puede ser por un tramo de
roca más resistente a la disolución y/o erosión mecánica, o quizás por un
derrumbamiento. Nos imaginamos una crecida. El caudal se multiplica, pero el
estrechamiento no deja pasarlo por completo. El agua se acumula delante del
estrechamiento. Con el aumenta de la altura del nivel de agua también aumenta
la cabeza de presión hidraulico, lo cual “empuja” más agua por el estrechamiento.
En algún momento se llega a un equilibrio (figura 5A). El gradiente hidraulico
depende de la cabeza de presión (altura de la columna de agua) y de la longitud
del estrechamiento. Las subidas del nivel de agua puede ser muy considerables,
como por ejemplo los 196 metros en el <a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2009/12/blog-post.html" target="_blank"><b style="mso-bidi-font-weight: normal;">SistemaRepublicano-Cabito</b></a>. Por tanto es muy posible que durante las crecidas, en
algunas cuevas existen gradientes hidraulicos superior a 5.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Un indicio de que algunas cuevas han experimentado gradientes
hidraulico grandes en su pasado es la presencia actual de sectores con galerías
laberínticas. Hipótesis descrita por Arthur Palmer en 1975 </span>(<a href="https://www.researchgate.net/publication/285865137_The_origin_of_maze_caves" target="_blank">The originof maze caves</a>).<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;"></span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">La figura 6B muestra la misma situación, pero ahora visto en
planta. La gran cabeza de presión y la corta longitud de las fisuras resultan
en un gradiente hidraulico grande. Hay un flujo importante en todas las fisuras
y todas se ensanchan rapidamente. En este caso se pueden desarrollar varios
conductos alrededor del estrechamiento, que finalmente resulta en un sector
laberíntico. Al revés podemos deducir que la presencia de sectores
laberínticos, especialmente si se puede localizar el estrechamiento, indican un
gran gradiente hidraulico en su origen.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">Nota:</span></b><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;"> el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">aumento de la velocidad</b> con que una
fisura se ensancha, debido a un aumento del caudal (y eventual disminución de
la saturación), no es continua, pero que después de un máximo llega a disminuir
para finalmente parar. A partir de este momento la <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">velocidad </b>con que un conducto se ensancha es constante y máxima, y
puede tener un valor de alrededor de 0,1mm al año o un poco más.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-language: ES; mso-no-proof: yes;">La consequencia es que en el caso de la figura 6B, todas
las fisuras que llegan a ensancharse a una velocidad máxima se pueden convertir
en galería. Una vez que el caudal es suficiente para establecer un crecimiento
máximo, su importancia es mucho menor.</span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi6Ukgq3RXSVIINzd7zgUggCGaQT50KJhz8Oq0G8-h_ia2-P2eGbHuL-16KSf9fW-BgRJsI_IhALEiGgdz4hBDN8ysCToruvuGv3HormLiGQLUXRui40yghiJwXKuJMLUIM219DPoBXTKI/s1600/figura+5.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="1432" data-original-width="1600" height="715" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi6Ukgq3RXSVIINzd7zgUggCGaQT50KJhz8Oq0G8-h_ia2-P2eGbHuL-16KSf9fW-BgRJsI_IhALEiGgdz4hBDN8ysCToruvuGv3HormLiGQLUXRui40yghiJwXKuJMLUIM219DPoBXTKI/s800/figura+5.png" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
. </div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-41925208367689094302020-03-20T17:17:00.000+01:002020-03-20T17:18:48.475+01:00El gradiente hidráulico, primera parte<div style="text-align: justify;">
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<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Introducción</span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<b> </b>¿Qué es el gradiente hidráulico? Si entras en internet puedes ver que hay numerosas maneras de describir qué es el gradiente hidráulico. La razón es, entre otras cosas, porque este término se aplica en muchos campos diferentes. Por ejemplo:
Los hidrólogos que trabajan con agua subterránea en sedimentos poco consolidados (e. j. arenas) lo pueden definir como la diferencia del nivel piezométrico entre dos puntos, dividido entre la distancia entre estos puntos según el recorrido del flujo.
Los físicos, acostumbrados de pensar en términos de energía, como la diferencia de la energía potencial entre dos puntos, también divido por la distancia según el recorrido.
Los matemáticos lo pueden ver como una relación donde el resultado es un número adimensional.
Por eso primero vamos a ver un ejemplo.
Un ejemplo
Suponemos un lago situado sobre un afloramiento de roca caliza. Hay una fisura estrecha y completamente inundada que conecta el fondo del lago con un valle cercano, donde el flujo nace como un manantial. Los Lagos de Covadonga pueden representan un ejemplo real.
También se supone que no hay ninguna interacción entre esta fisura y el macizo de roca por donde pasa. </div>
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
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<br />
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<div class="MsoNoSpacing">
En este caso el gradiente hidráulico es la diferencia en
altura entre la superficie del lago y el manantial, dividido por la longitud de
la fisura.<br />
<br />
<a name='more'></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En fórmula: <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i =
Δh/L</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Lo que da: <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i </b>=
(h2-h1) / (L<sub>1</sub> +L<sub>2</sub> + L<sub>3</sub>)</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Rellenando los datos: <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">i </b>= (1075-845)m / (450+600+100)m<span style="mso-spacerun: yes;">
</span>= 230m / 1150m = 0,2</div>
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<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
i = 0,2 es un valor bastante alto, pero en este caso
coincide con una posible relación entre el Lago Enol y la Fuente Fría, que mana
en el borde sur del polje de la Comeya. Ambos situados en el Macizo Occidental
de Los Picos de Europa.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Por tanto, el gradiente hidráulico no es otra cosa que el
valor medio de la presión (medido en altura, es decir en metros) que se pierde
en cada metro a lo largo de una fisura.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
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</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota: </b>el
gradiente hidráulico no tiene unidad (= adimensional) porque tanto la
diferencia en altura como la longitud de la fisura se miden en metros, y metro<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> /</b> metro = 1</div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Se puede decir que el gradiente hidráulico representa la
energía o la fuerza que “empuja” el flujo por una fisura (conducto, tubo,
etc.).<span style="mso-spacerun: yes;"> </span></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Digo “representa” porque el gradiente hidráulico es
adimensional, mientras las unidades de energía y fuerza son Julio (Joule) y
Newton respectivamente.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">El papel de la diferencia en alturas</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Entonces el gradiente hidráulico depende de la longitud
de la fisura y la diferencia en altura. Vamos a mirar que papel juega la
diferencia en altura.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Una columna de agua ejerce una presión que es
proporcional a su altura y esto es debido a su masa (su peso). Saben bien los
(espeleo)buceadores como aumenta la presión del agua con la profundidad
(=aumento de la columna de agua que hay por encima). Cuanto más grande es la
diferencia de presión a ambos lados de una fisura de 1 metro de longitud (es
decir un gradiente hidráulico mayor), más agua es “empujado” a través de esta
fisura.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Por otro lado una columna de agua equivale a una cantidad
de energía potencial (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">E=m.g.h</b>), proporcional
con su altura (ver la <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">h</b> en la
fórmula). Entonces cuanta más diferencia de altura existe entre ambos lados de
una fisura de 1 metro de longitud, más energía está disponible para “empujar”
el agua a través de la fisura. En general la mayor parte de la energía es usada
para compensar la resistencia de la fisura al flujo y otra parte es convertida
en energía cinética<br />
(<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">E = m.v<sup>2</sup>/2</b>),
es decir que se ha usado para dar una velocidad al flujo.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">¿Qué significa todo esto para la espeleogénesis?</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Con la suposición que todas las demás circunstancias son
iguales, por ejemplo que todas las fisuras tienen el mismo diámetro (lo cual
obviamente nunca es así, pero nos ayuda a entender la importancia de un factor
aislado, en este caso el gradiente hidráulico) se puede subrayar el siguiente
concepto:</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Concepto:</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El flujo es mayor por las fisuras con mayor gradiente
hidráulico (lo cual puede ser debido a mayor diferencia en altura o menor
longitud de las fisuras), lo que resulta en un ensanchamiento más rápido de estas
fisuras y que por tanto tienen una mayor posibilidad de convertirse en cuevas.</div>
<br />
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<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"><span style="font-size: 14.0pt;">Cabeza de presión hidráulica</span></b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
La diferencia en altura entre la superficie del lago y el
manantial se llama cabeza de presión hidráulica (nivel de referencia es el
manantial e ignorando la cabeza cinética, la cual es inapreciable para flujo
pequeños). La cabeza de presión hidráulico entre dos puntos también se puede
definir como la diferencia de los niveles piezométricos entre los mismos puntos.<span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Lo cual es lo mismo que la diferencia en
altura entre dos puntos de la superficie del nivel freático, un término más
conocido para los espeleólogos. </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Es verdad que un nivel freático en un karst no es tan
regular como, por ejemplo, dentro de una formación arenosa, pero en caso de que
hay suficientes fisuras interconectadas puede ser parecido.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El conocimiento de la distribución de la cabeza de
presión <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>(curvas de nivel del nivel
freático) puede ayudar mucho en la determinación de la(s) dirección(es) en que
fluye la mayor cantidad de agua, o, lo que es lo mismo, en que dirección se
están formando las cuevas.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
El agua intenta fluir perpendicular a las curvas de nivel
(si la configuración de las fisuras lo permite) y donde estas están muy juntas
los cambios en la cabeza de presión son grandes, lo cual a su vez significa un
gradiente hidráulico grande.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
En el siguiente artículo se describirán algunos ejemplos
de gradientes hidráulicos muy diferentes, variando desde valores de 0,001 (o
menos) hasta bastante más de 1.</div>
<br />
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<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-40119027178609376972020-03-16T01:13:00.000+01:002020-04-27T17:01:21.765+02:00Los mecanismos que convierten una fisura estrecha en una cueva embrionaria (wormhole), estado de conocimiento hasta 2008<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">PRÓLOGO</b></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
Este
artículo es una actualización de la primera versión,
publicado el 3 de diciembre de 2008. El artículo resume el estado de
conocimiento científico hasta 2008, de los mecanismos que juegan un
papel en el ensanchamiento de una fisura estrecha
hasta un conducto que se puede interpretar como una cueva embrionaria.
Un término común para indicarlas era “proto
conductos”, que
en la última década se ha substituido por “wormhole” (agujero de
gusano).<br />
A partir de 2010, nuevas investigaciones han demostrado
un nuevo mecanismo que pudiera reducir considerablemente la formación de
un "wormhole" (tiempo de ruptura mucho más corto), que creo que merece
su artículo propio.<br />
Por tanto, este post se puede considerar como la base del próximo artículo.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_z_KsGvmnEvxp9Aoqs8Oq8OfEC4xJTS78wsZzcEqM4QJPUEwHaEL4DZKVzh0wKpGT9JSj1z-ohtMKTh2H9GcnObK6AbiQN0XbEyMvlF6688MhmX5a3y4mJcwT41i9s8V1MQh_E8aXdPw/s1600/Dibujo+compuesto+MECANISMOS+FORMACI%25C3%2593N+CUEVA+EMBRIONARIA+1600.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Figura compuesta que muestra los gráficos y dibujos de este artículo" border="0" data-original-height="1168" data-original-width="1600" height="582" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_z_KsGvmnEvxp9Aoqs8Oq8OfEC4xJTS78wsZzcEqM4QJPUEwHaEL4DZKVzh0wKpGT9JSj1z-ohtMKTh2H9GcnObK6AbiQN0XbEyMvlF6688MhmX5a3y4mJcwT41i9s8V1MQh_E8aXdPw/s800/Dibujo+compuesto+MECANISMOS+FORMACI%25C3%2593N+CUEVA+EMBRIONARIA+1600.png" title="Mecanismos formación cueva embrionaria hasta 2008 compuesta" width="800" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
Algunas figuras de este artículo.<br />
<br />
<br />
<b>INTRODUCCIÓN.</b><br />
<div align="justify">
<div align="justify">
<div class="MsoNoSpacing">
El hecho de que un litro de agua con dióxido de carbono
disuelto es capaz de disolver pequeñas cantidades de roca caliza, ya era
conocido por los primeros investigadores de la espeleología. También se
sospechaba que esto tenía que tener alguna relación con la formación de las
cuevas.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En 1958 los cálculos de <a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2005/03/cinetica-disolucion-calcita-Weyl-1958.html" target="_blank">Weyl</a> demostraban que se trata de
una reacción muy rápida y que el agua que pasa por una estrecha fisura se llega
a saturarse a muy poca distancia, a menudo menos de un metro. Lo cual
significaba paradójicamente que las cuevas no pudieron existir.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En 1964 Bögli publicó su teoría de corrosión de mezclas,
explicando que cuando dos soluciones (casi) saturadas se mezclan siempre hay un
aumento en disolución. De este modo se pudiera explicar el hecho de disolución
de roca caliza a cierta profundidad, lo cual era una idea importante, pero que
resolvía el enigma solo en parte.<br />
<br />
<a name='more'></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En 1977 White propuso una solución a este problema. El descubrió
que cuando el agua llega a una saturación, respecto a calcita, de
aproximadamente un noventa por ciento, la velocidad de la reacción disminuye
mucho (debido a impurezas en la roca caliza). Este punto en saturación donde la
velocidad de la reacción cambia de rápido a muy lento lo llamó detonante o
disparador cinético (kinetic trigger en inglés). Su conclusión era que de este
modo la disolución de la calcita, y por tanto el ensanchamiento de la fisura, puede
persistir por largas distancias, preparando el camino para una posterior
formación de una cueva.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Se supone que cuando el agua pasa por una fisura con un
diámetro de varios milímetros, su velocidad es lo suficiente para mantener la
saturación por debajo del noventa por ciento, por tanto manteniendo un rápido ensanchamiento
en toda la fisura (en realidad esta condición puede variar de menos de 1 mm
hasta unos cuantos centímetros o incluso decímetros, dependiendo de varios
factores, Faulkner, 2013). En los años noventa del siglo pasado solían llamar a
estas primeras fisuras estrechas, pero ya con un ensanchamiento rápido “proto
conductos”. En el primer decenio del siglo actual cada vez más investigadores
han empezado a llamarlos “agujeros de gusano” (“wormholes”).</div>
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<![endif]--><br />
<div class="MsoNoSpacing">
Este artículo trata de intentar de explicar algunos de
los mecanismos que juegan un papel en el ensanchamiento de una fisura muy estrecha
hasta un “wormhole”. Tratamos a los mecanismos según históricamente fueron
descubiertos.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">UN POCO DE QUÍMICA
ELEMENTAL</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
La mayoría de las cuevas del mundo se encuentran en roca
caliza. La caliza, compuesta principalmente por carbonato cálcico (CaCO<sub>3</sub>),
es casi insoluble en agua pura. Sin embargo, en realidad el agua se carga con
el gas dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>), presente en el aire y en el suelo,
y una vez en solución se transforma en ácido carbónico (H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En formula la reacción es la siguiente:</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
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<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">(1)</b> <span style="color: red;">H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> ↔ H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></span></div>
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
(agua) + (dióxido de carbono) ↔ (ácido carbónico)</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
La presencia de ácido carbónico hace que la roca caliza
si se disuelve ligeramente en agua, formando bicarbonato de calcio.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En formula la reacción es la siguiente:</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">(2)</b><span style="color: red;"><b> </b>H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> +
CaCO<sub>3</sub> ↔ Ca<sup>2+</sup> + 2HCO<sub>3</sub><sup>¯</sup></span></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
(ácido carbónico) + (carbonato cálcico) ↔ (bicarbonato de
calcio)</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
El bicarbonato de calcio también se suele escribir como
Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> . Aquí hemos elegido la anotación en iones
porque es la cantidad de calcio disuelto en agua (Ca<sup>2+)</sup> que
condiciona todos los mecanismos.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Podemos combinar ambas reacciones en una sola formula:</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">(3)</b><span style="color: red;"><b> </b>H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> +
CaCO<sub>3</sub> ↔ Ca<sup>2+</sup> + 2HCO<sub>3</sub>¯</span></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
(agua) + (dióxido de carbono) + (carbonato cálcico) ↔
(bicarbonato de calcio)</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Esta fórmula indica que cada molécula de dióxido de
carbono puede disolver una molécula de carbonato cálcico.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Hay que darse cuenta que se trata de una reacción de
equilibrio, es decir no todo el ácido carbónico se convierte en bicarbonato de
calcio. La reacción funciona hacia los dos lados y llega un momento que se
convierte la misma cantidad de bicarbonato de calcio en ácido carbónico que
ácido carbónico en bicarbonato de calcio, es decir que ya no se puede disolver
más caliza. Se dice que en este momento la solución de agua ha llegado a su
concentración de equilibrio y que está saturada.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En la fórmula 2 el ácido carbónico está disuelto en el
agua y el carbonato de calcio es la caliza que forma las paredes de una grieta
o cueva. El bicarbonato no es otra cosa que la cantidad de caliza disuelto por
el ácido carbónico. Cuando alguna vez se habla de la velocidad de disolución (siempre
respecto a la caliza), hay que darse cuenta que esto es lo mismo que la
velocidad con que se retroceden las paredes de una grieta o sea, lo rápido que
se ensancha la apertura (diámetro) de una fisura.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Para no complicarnos demasiado la vida con la química, a
partir de ahora llamamos al carbonato cálcico simplemente caliza e indicamos el
bicarbonato con Ca<sup>2+</sup>.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>EL GRAN ENIGMA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Hemos visto que el agua cargada de H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
es capaz de disolver cierta cantidad de caliza. ¿Qué pasa cuando este agua
entra en las estrechas fisuras que se encuentran en la roca caliza por debajo
del suelo? Pues estas fisuras se ensancharán, pero la velocidad con que el agua
puede pasar por fisuras muy estrechas (alrededor de 0,2 mm de anchura) es muy
baja.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En 1958 Weyl calculó que el agua en estas fisuras llega a
saturarse casi por completo a alrededor de un metro de profundidad, perdiendo prácticamente
su capacidad total para ensancharlas.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
¿Entonces como es posible que se han formado cuevas, a
menudo a cientos de metros de profundidad y a escala kilométrica?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Las antiguas teorías sobre la formación de cuevas
partieron de la suposición de la existencia de fisuras lo bastante anchas como
para dejar pasar un flujo de agua considerable. El origen de estas fisuras era
un enigma, pero debieron de existir porque sin ellas no se podían explicar las
cuevas. Estas fisuras se llamaban "proto conductos" (hoy en día “wormholes”).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>CORROSIÓN DE MEZCLAS</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En el año 1964 el suizo Alfred Bögli publicó su famoso
principio de la "corrosión de mezclas" (mixing corrosion). Bögli
demostró que la mezcla de dos aguas completamente saturadas, pero con
diferentes concentraciones de Ca<sup>2+</sup>, vuelve a tener una cierta capacidad
de disolución (figura 1). Era la explicación perfecta para la milagrosa
reaparición de la capacidad de disolución a grandes profundidades.
Especialmente en los años setenta casi todos los aspectos de la formación de
cuevas se explicaban con este principio. Sin embargo, incluso con la
"corrosión de mezclas" no se podía explicar satisfactoriamente el
ensanchamiento de estrechas fisuras hasta “wormholes”.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIonYRzuzhDQhFHT1S-sJFLsMdDxBVojFgyc5mleYfAl-TgAvYK_tFSg1kUUh8vuC7zuneRWcSY6en6TBbQYceMyUo7MefjZoJPr8qFuB5J91LN_fLDTSWBtX8ODL7XTvfB6ha_W92gnY/s1600-h/Dibujo+1.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Gráfico que muestra la relación entre la cantidad de dióxido de carbono dissuelto y la cantidad de roca calcárea que puede disolver" border="0" height="570" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5275604663258703362" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIonYRzuzhDQhFHT1S-sJFLsMdDxBVojFgyc5mleYfAl-TgAvYK_tFSg1kUUh8vuC7zuneRWcSY6en6TBbQYceMyUo7MefjZoJPr8qFuB5J91LN_fLDTSWBtX8ODL7XTvfB6ha_W92gnY/s800/Dibujo+1.jpg" title="Mecanismos formación cueva embrionaria hasta 2008 1" width="800" /></a></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">La figura 1 muestra
la cantidad de CaCO3 que se puede disolver adicionalmente cuando dos soluciones
saturadas y de diferentes concentraciones se mezclan.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i>Explicación en detalle:: la curva negra indica le
relación entre la cantidad de carbonato cálcico (CaCO<sub>3</sub>) y la
cantidad de dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>) disueltas, cuando la solución
está en equilibrio. Toda el área por debajo de esta línea representa soluciones
que no están saturadas. La línea roja indica las posibles mezclas entre las
soluciones saturadas A y B. En esta caso la mezcla está indicado como C1 (se
observa que C1 se encuentra un poco más cerca de B, lo que indica que la
solución B aporta un poco más de agua que la solución A). El punto C1 se encuentra
por debajo de la curva negra lo que significa que no está saturada y por lo
tanto puede disolver una cantidad adicional de CaCO<sub>3</sub>. Cuando esta mezcla
vuelve a saturarse, su composición química está indicada por C2 (situado sobre
la línea negra). La cantidad adicional que se ha disuelta equivale a la
diferencia entre X1 y X2.<br />
El trayecto inclinado de C1-C2 tiene el siguiente significado: Cuando se
disuelve algo de CaCO<sub>3</sub> adicional, se consume un poco de CO<sub>2</sub>
(en cantidades moleculares iguales como indica la formula 3). Esta disminución
de CO<sub>2</sub> se manifiesta en un desplazamiento hacia la izquierda.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>EL RÉGIMEN DE DISOLUCIÓN LENTA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En 1977 W.B. White publicó su trabajo acerca del
comportamiento de una solución de agua cuando casi está saturada respecto al Ca<sup>2+</sup>.
¿Qué es exactamente lo que descubrió?</div>
<span style="font-family: "calibri" , "sans-serif"; font-size: 11.0pt; line-height: 115%;">White descubrió que llega un momento que la rápida
disolución de la roca caliza se ralentiza enormemente cuando la solución se
acerca a su saturación. Es decir que hay un régimen de </span><br />
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
disolución rápida y un régimen de disolución lenta. La
figura 2 muestra el cambio entre estos dos regímenes, cuando la saturación
llega a aproximadamente un 90 por ciento (aunque a veces se comienza a notar
este efecto a partir de los 60 por ciento). Este cambio abrupto en el
comportamiento de la disolución es debido a ciertas impurezas, como fosfatos y
silicatos, que se encuentran en las calizas naturales. Hasta este momento se
había pensado que la velocidad con que una solución de agua se satura era
rápida y que la saturación era completa. Lo cual significaba que el agua perdía
toda su capacidad de disolución en los primeros metros de una fisura estrecha.
Ahora se dieron cuenta que la velocidad con que se disuelve la caliza disminuye
tanto (normalmente a partir de una saturación de 90 por ciento), que la
solución nunca llega a saturarse por completo.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
La consecuencia es que una solución de agua sigue
manteniendo una pequeña capacidad de disolución, incluso después de haber
penetrado por una estrecha fisura hasta una distancia de varios kilómetros.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En resumen: White había descubierto que una solución
nunca pierda toda su capacidad de disolución. Es verdad que esta capacidad se
hace muy pequeña cuando la solución se acerca a una saturación casi completa,
pero no se pierde totalmente, ni siquiera después de haber penetrado por una
estrecha fisura hasta una distancia de varios kilómetros.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Al final se había encontrado un mecanismo capaz de
explicar el ensanchamiento de una fisura muy estrecha, y por toda su longitud y
además en un tiempo geológicamente aceptable.</div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjXly-ipEbC3p6awIjBLhyphenhyphenC97LdSDQ8jtKzgsCvMNFFn0HToQM8iBUehsy0nbM5p4_XZfzAC5z48sY6i6pdEdaDlgS6_DDPTz6nX3byfKnuJReAHFy5zNJvvpoTgoXyPrxd7TscuhNU21E/s1600-h/Dibujo+2a.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Gráfico que muestra la disminución abrupta de la capacidad del agua para disolver roca caliza cuando llega a una saturación de noventa por ciento" border="0" height="519" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5275608383554784754" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjXly-ipEbC3p6awIjBLhyphenhyphenC97LdSDQ8jtKzgsCvMNFFn0HToQM8iBUehsy0nbM5p4_XZfzAC5z48sY6i6pdEdaDlgS6_DDPTz6nX3byfKnuJReAHFy5zNJvvpoTgoXyPrxd7TscuhNU21E/s800/Dibujo+2a.jpg" title="Mecanismos formación cueva embrionaria hasta 2008 2" width="800" /></a></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">La figura 2 muestra
la velocidad de disolución de Ca<sup>2+</sup> respecto al porcentaje de
saturación. Hasta un 90 por ciento la velocidad es alta y la caliza de las
paredes de la fisura se disuelve rápidamente. Si la saturación supera el 90 por
ciento, la velocidad de disolución baja enormemente y se disuelve muy poca
caliza. Por eso la solución no llega nunca a saturarse por completa,
manteniendo una pequeña capacidad de disolución. Un flujo de agua sigue
disolviendo (un poco de) caliza, incluso después de haber penetrado por una
estrecha fisura hasta una distancia de varios kilómetros. La unidad de
velocidad de disolución es mol/cm<sup>2</sup>s</i>.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>LOS MODELOS NUMÉRICOS</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
No fue hasta principios de los años noventa que
aparecieron los primeros modelos numéricos acerca del desarrollo de una fisura
estrecha hacia un conducto penetrable (Dreybrodt, 1990 y Palmer, 1991). Con estos
modelos, basados en simulaciones matemáticas hechos por ordenador, se pudieron
cuantificar los procesos de disolución. Por ejemplo, se podía calcular con
bastante exactitud el tiempo que necesita una fisura aislada y estrecha, para
convertirse en una galería ancha (aunque siempre dependiendo de las
suposiciones básicas del modelo). </div>
<div class="MsoNoSpacing">
A continuación vamos a describir los procesos que actúan
en el ensanchamiento de una fisura, partiendo de la situación mostrada en la
figura 3.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg4e1JX5wqARVfLRinRFr3FwXugj5xRxAK0Yq12wctcuP8n3UDg_HBngcNuNpZuNi0YZ0C8pQ2hKE0HjgRYhPm3t1Gjlq5QoDHvVLYfjuz7M7E7g9YcEFjcS55io2JtNLqkN_RHnR8ZUGY/s1600-h/Dibujo+3a.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Dibujo que muestra una fisura que atraviesa un macizo calcáreo y su gradiente hidraulico" border="0" height="338" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5275609625566464898" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg4e1JX5wqARVfLRinRFr3FwXugj5xRxAK0Yq12wctcuP8n3UDg_HBngcNuNpZuNi0YZ0C8pQ2hKE0HjgRYhPm3t1Gjlq5QoDHvVLYfjuz7M7E7g9YcEFjcS55io2JtNLqkN_RHnR8ZUGY/s800/Dibujo+3a.jpg" title="Mecanismos formación cueva embrionaria hasta 2008 3" width="800" /></a></div>
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">La figura 3 muestra
un macizo de caliza. Un flujo de agua atraviesa este macizo por una estrecha
fisura de longitud L. El agua entra en punto A y sale en punto B, y la
diferencia en altura entre los dos puntos es Δ h.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<i style="mso-bidi-font-style: normal;">Un arroyo llega a
tener contacto con una formación de caliza. Cierta cantidad de agua entra en el
punto A por una fisura estrecha y sale del macizo en el punto B a una distancia
L de 1000 metros. La apertura (diámetro) de la fisura es de 0,2 mm y la
diferencia en altura entre A y B es de 50 metros..</i></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">MÁS CAUDAL, MÁS
DISOLUCIÓN</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
La diferencia en altura (∆h) causa una presión
hidrostática que "empuja" un flujo por la fisura. Cuando el agua
fluye por una fisura, la caliza es disuelta muy lentamente de sus paredes y por
eso la fisura se ensancha un poco. Como consecuencia puede pasar algo más de
agua por esta fisura lo que hace que también se disuelve un poco más de caliza
de sus paredes. De esta manera el proceso entra en un "bucle
positivo", es decir: cuanta más cantidad de agua pasa por la fisura, cada
vez mayor es la cantidad de caliza que se disuelve de sus paredes por segundo.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">En resumen:</b> si
un litro de agua disuelve una porción de caliza, pues 2 litros de agua
disuelven 2 porciones de caliza.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Por si solo, este mecanismo puede doblar el diámetro de
una fisura en bastante menos de 100.000 años, pero además existe un segundo
mecanismo de igual importancia.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">MÁS VELOCIDAD del
FLUJO, MÁS VELOCIDAD de DISOLUCIÓN</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Cuanto más ancha es una fisura, mayor es la velocidad con
que fluye el agua (por razones de disminución de resistencia al flujo).
Entonces, mientras sigue el proceso de ensanchamiento de la fisura, el agua
permanece cada vez menos tiempo dentro de la grieta (porque fluye más rápido) y
por eso sale con un menor porcentaje de saturación. En la figura 2 observamos
que cuando una solución esta cerca de saturación total (concentración de
equilibrio), una pequeña disminución en el porcentaje de saturación aumenta
muchísimo su velocidad de disolución de caliza. Como consecuencia el flujo de
agua es capaz de disolver la caliza más rápido, lo que aumenta la velocidad de
ensanchamiento de la fisura.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">En resumen:</b> si
una corriente de agua disuelve una porción de caliza por segundo, pues una
corriente de agua que fluye algo más rápida y por tanto está un poco menos
saturado, disuelve más de una porción por segundo. Lo importante es que la
velocidad de disolución es mayor en la parte más distante de la fisura, donde
al principio prácticamente no había disolución (=ensanchamiento de la fisura).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">RÉGIMEN DE DISOLUCIÓN
RÁPIDA POR TODA LA FISURA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Los dos mecanismos juntos hacen que el diámetro de la
fisura se ensancha cada vez más rápido, que cada vez pasa una mayor cantidad de
agua por la grieta y que la concentración de Ca<sup>2+</sup> sea cada vez
menor.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Pues puede llegar el momento que en la salida de la
fisura (punto B) el porcentaje de saturación baja hasta un 90 por ciento,
imponiendo un régimen de disolución rápida por toda la fisura. Esto significa
que a partir de este momento la disolución es máxima y casi igual en toda la
longitud de la fisura. Desde este momento la fisura puede ensancharse con una
velocidad de hasta 0,1 mm por año, lo cual significa que una fisura en estas
condiciones se puede ensanchar hasta un conducto con un diámetro de 2 metros en
tan solo 10.000 años.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">COMBINACIÓN DEL
RÉGIMEN DE DISOLUCIÓN LENTA Y RÁPIDA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Ahora es cuando realmente se puede apreciar el
significado del descubrimiento de White. Un régimen de disolución rápida no es
capaz de abrir una fisura estrecha, porque la solución enseguida llega a
saturarse. Con un régimen de disolución lenta no se puede llegar a formar una
cueva en un tiempo geológicamente aceptable. Pues ninguno de los dos factores es
eficaz por sí solo. Sin embargo, la combinación de los dos nos ofrece un modelo
muy útil: la disolución lenta abre la fisura hasta el tamaño de un wormhole y
la disolución rápida lo aumenta hacia el tamaño de una cueva. La duración de la
fase de disolución lenta es de decenas de miles hasta cientos de miles de años
y la duración de la fase de disolución rápida es de decenas de miles de años.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">EVENTO DE RUPTURA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
El rápido ensanchamiento de la fisura también aumenta
enormemente la cantidad de agua (Q) que puede pasar por la fisura. La figura 4
muestra que el aumento es muy abrupto y este proceso es llamado "evento de
ruptura" (breakthrough) y el tiempo que ha transcurrido desde el inicio
del ensanchamiento de la fisura hasta el momento en que ocurre el evento de
ruptura se llama "tiempo de ruptura" (breakthrough time).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
El concepto de evento de ruptura es muy importante,
porque indica, entre otros, que un conducto (fisura) está creciendo a máxima
velocidad. También indica que por el “wormhole” comienza a fluir tanta agua,
que en muchos casos no se puede mantener el régimen de la presión hidrostática.
Si se colapsa esta presión, se ralentiza el crecimiento del “wormhole”, y es
posible que nunca llegue al tamaño de una cueva (practicable por el hombre). En
caso contrario se puede decir que a partir del evento de ruptura la cueva
realmente empieza a formarse.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
En nuestro ejemplo (figura 3) el tiempo de ruptura es de
unos 19.000 años (figura 4) y para formar una galería de 2 metros de diámetro
solo pasarían 29.000 años desde el momento que el agua empezó a entrar en la
fisura inicial.</div>
<br />
<img alt="Gráfico que muestra el tiempo de ruptura, relacionado con un aumento abrupto de caudal que pasa por un conducto estrecho." class="CSS_LIGHTBOX_SCALED_IMAGE_IMG" height="750" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhd1WtIf5Y_5zq3HYpOqcMK2-OltaxpLhP2XejUHMWZyV89Opf8EfoZEd5eNTDuWTPHnp4ZyctC6H6QP7u_8UewbbXvK19Cp1UMefzoOEC61NYio7NnqI597OWmMC5iy-eiBJ4WZxMr4T0/s800/Dibujo+4a1.jpg" title="Mecanismos formación cueva embrionaria hasta 2008 4" width="800" /><br />
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
</div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 4 muestra la cantidad de agua que pasa por
una fisura respecto al tiempo. T<sub>B </sub>indica el tiempo de ruptura. Al
principio el aumento del caudal es lento, lo que corresponde con un lento ensanchamiento
de la fisura. Llega un momento que el flujo de agua aumenta muchísimo en muy
poco tiempo, lo cual corresponde con el tiempo de ruptura. En este momento la
velocidad de ensanchamiento es constante con un máximo de aproximadamente 0,1mm
por año. Finalmente el aumento de la cantidad de agua que pasa por la fisura
disminuirá hasta establecerse esto debido a un posible hundimiento de la
presión hidrostática o al caudal máximo disponible.</i></div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
<br />
<br />
<b>UN POCO DE MATEMÁTICAS</b><br />
En 1996 Dreybrodt era capaz de derivar una fórmula para determinar el tiempo de
ruptura. La formula parece bastante complicada y solo se menciona aquí porque
demuestra el comportamiento exacto del tiempo de ruptura (T<sub>B</sub>) en
relación con el diámetro original de la fisura (a<sub>0</sub>), la longitud de
la fisura (L) y la presión hidrostática (h).<br />
<br />
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">1)</b> Resulta que T<sub>B</sub> ≈ a<sub>0</sub><sup>-3</sup>
lo que significa que para las fisuras realmente muy estrechas el tiempo de
ruptura aumenta tanto que hace imposible la formación de “wormhole”. Por
ejemplo, si la anchura de una fisura es 10 veces más estrecha, el tiempo de ruptura
se aumenta por 1000. En nuestro ejemplo (figura 2) significaría que para una
fisura con un diámetro de 0,02 mm el T<sub>B</sub> sería unos 19.000.000 años,
un tiempo geológicamente no muy probable.<br />
<br />
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">2)</b> Resulta que T<sub>B</sub> ≈ L<sup>8/3</sup>
lo que significa que el tiempo de ruptura se aumenta de un modo muy
significante respecto a un aumento en longitud. Por ejemplo, si la longitud es
3 veces mayor, el tiempo de ruptura se aumentará con 18,7 veces. En nuestro
ejemplo significaría que para una fisura con una longitud de 3 kilómetros el TB
sería unos 350.000 años, un tiempo geológicamente todavía aceptable.<br />
<br />
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">3)</b> Resulta que T<sub>B</sub> ≈ h<sup>-4/3</sup>
lo que significa que el tiempo de ruptura se aumenta respecto a una disminución
de la presión hidrostática. Por ejemplo, si la presión es 3 veces menor, el
tiempo de ruptura se aumentará con 4,3 veces. En nuestro ejemplo significaría
que para una diferencia de altura entre la entrada y la salida (h) de unos 17
metros el TB sería unos 82.000 años, un tiempo geológicamente muy aceptable.<br />
<br />
Otro aspecto es la cantidad de H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> disuelto en el agua
(concentración de equilibrio). Si esta cantidad es alta, la solución puede
disolver más caliza antes de llegar a saturarse. En general, si el agua que
entra en la roca caliza ha pasado por un suelo bien desarrollado, el contenido
de H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> es bastante mayor que el contenido de un agua
que infiltra directamente en una roca caliza descubierta (karst desnudo). En un
karst desnudo el tiempo de ruptura se multiplica por lo menos con un factor 10.<br />
<br />
<br />
<b>RESUMEN</b><br />
Agua que contiene el gas dióxido de carbono es capaz de disolver el carbonato
cálcico (caliza). Esto es un proceso rápido y enseguida la solución llega a
estar casi saturada.<br />
Entonces si las cuevas se han formado por la disolución de la roca caliza,
¿cómo es posible que existan cuevas a gran profundidad? Para explicarlo se
suponían la existencia de unas fisuras relativamente muy anchas y lo llamaban
proto-conductos (“wormholes”), aunque no se sabían cómo se habían formado.
Cuando en 1964 Alfred Bögli publicó su descubrimiento de la corrosión de las
mezclas, solucionó numerosos problemas acerca de la génesis de cuevas. Sin
embargo, todavía no se podían explicar la formación de los “wormholes”, hasta
que en 1977 William White descubrió el régimen de la disolución lenta. Resulta
que una solución no pierde nunca toda su capacidad de disolución, independiente
de la distancia que ha penetrado en una fisura. Los mecanismos de <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Más Caudal-Más Disolución</b> y <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Más</b> <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Velocidad del Flujo-Más Velocidad de Disolución</b> ya eran conocidos y
por eso entendieron que incluso una muy pequeña capacidad de disolución era
capaz de ensanchar una fisura estrecha hasta un diámetro que permite la
disolución rápida por toda esta fisura. Finalmente se pudieron explicar la existencia
de los “wormholes”. Además, la combinación del régimen de disolución rápida (la
de toda la vida) y el régimen de disolución muy lenta (descubierto por White)
era perfecta. La disolución lenta abre la fisura hasta el tamaño de un proto-conducto
y a partir de allí la solución rápida lo abre hasta formar una cueva. Con la
mejora de los ordenadores en los años 90, los investigadores comenzaron a crear
modelos numéricos con lo cual han podido simular los procesos de disolución. En
1996 Dreybrodt ha derivado la fórmula para determinar el tiempo de ruptura, mostrando
su relación con el diámetro original de la fisura (a<sub>0</sub>), la longitud
de la fisura (L) y la presión hidrostática (h).<br />
<br />
<br />
<b>NOTA FINAL</b><br />
En este artículo se ha intentado explicar el concepto básico de cómo un “wormhole”
(proto-conducto) se puede formar partiendo de una fisura muy estrecha. Se han
omitido muchos aspectos que no son directamente necesarios para poder entender
el concepto, pero que si son importantes. Algunos de estos aspectos son: el
grado de saturación del agua que entra en la fisura, los parámetros químicos
que determinan la disolución de la caliza, el régimen del flujo de agua
(laminar o de turbulencia), la distribución del diámetro de la fisura a lo
largo del conducto y la distribución de la presión hidrostática dentro del
conducto.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
- </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="text-align: justify;">
- </div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-84082093720877259112020-01-10T13:50:00.000+01:002020-04-27T15:16:40.173+02:00Estudio provisional de las surgencias de las cuevas El Trifón y Piscarciano (Burgos)<!--FOTO 1-->
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi8XP7BgpIwAf7yMqg99lte5Dh9s4M4UwgitapIwSt34W0mFQTA6au-WNCPuwRWVn2cz6h-G7ISU8SFdS8hDCaFea1gzMXWgZWU6DmhI3FgsGlVFKi1N3CBAuayL_2V7oozothb4Z7O9KSJ/s1600/Cueva+Vacas.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="La boca inferior de la Cueva Vacas cuando sale agua de ella debido a una crecida del caudal" border="0" data-original-height="1050" data-original-width="1400" height="600" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi8XP7BgpIwAf7yMqg99lte5Dh9s4M4UwgitapIwSt34W0mFQTA6au-WNCPuwRWVn2cz6h-G7ISU8SFdS8hDCaFea1gzMXWgZWU6DmhI3FgsGlVFKi1N3CBAuayL_2V7oozothb4Z7O9KSJ/s800/Cueva+Vacas.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano Foto 1" width="800" /></a><br />
Foto 1: La salida de Cueva Vacas, cuando la crecida está mermando. Esta cueva se ha quedado aislado de la cueva Piscarciano por la erosión del Barranco de la Vallengua.<br />
<br />
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">INTRODUCCIÓN</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En el valle del Río Trifón (norte de Burgos) existen, en un tramo de menos de medio kilómetro, tres importantes surgencias. En este
artículo se ha intentado averiguar la procedencia de sus aguas, por medio de un análisis de las posibles relaciones entre ellas, basándose en el comportamiento común de un sistema manantial-rebosadero (<a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2019/11/descripcion-comportamiento-sistema-manantial-rebosadero.html" target="_blank">ver artículo anterior</a>) y los elementos geológicos de la zona.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<a name='more'></a><br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Las tres surgencias se encuentran a menos de dos kilómetros al noroeste de Hoz de Arreba, un pequeño pueblo situado a unos seis
kilómetros al sur de Soncillo, en la carretera BU-V-5740. Soncillo se encuentra a unos 12 kilómetros al suroeste de la conocida cueva Ojo Guareña, y a unos siete kilómetros al sureste del pantano del Ebro, ambas distancias en línea recta (ver mapas 1 y 2).</div>
<br />
<!--MAPA 1-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2HgqNW009fABIAV59qGUsvYmOh2fTSYg91Pqa3Z1Eyk2IHPtn9uHjbC_c6I7INqNmE9f0a_muA5t-3k61mgWI3YaV83FcYTCNb7rb3ZLjc227G9pcXC6tfDT8cpNiAbQI72RubV6dd3pp/s1600/Figura+1+mapa+regional+Soncillo+con+indicaciones+2.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Mapa que indica la localización del pueblo Soncillo en el norte de Burgos" border="0" data-original-height="736" data-original-width="1440" height="408" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2HgqNW009fABIAV59qGUsvYmOh2fTSYg91Pqa3Z1Eyk2IHPtn9uHjbC_c6I7INqNmE9f0a_muA5t-3k61mgWI3YaV83FcYTCNb7rb3ZLjc227G9pcXC6tfDT8cpNiAbQI72RubV6dd3pp/s800/Figura+1+mapa+regional+Soncillo+con+indicaciones+2.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano mapa 1" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Mapa 1: Soncillo se encuentra en el norte de Burgos, al suroeste de Ojo Guareña y al sureste del pantano del Ebro (ign.es/iberpix2).</div>
<br />
<!--MAPA 2-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhfMt_cAuehkNGMwvI1VZDxc10Ga4NkYXNeDuBqhPPLeOfkApZeKdSlaqhimTExaJCCh2N0c54-O2mfkPuHPmEE0b0N7z5XM7BmG_Gf5DENvoUmnBcX_g6_ZrYpiGRgDEEY6x4jOnILMnEp/s1600/Figura+2+mapa+alrededroes+Trif%25C3%25B3n+con+indicaciones.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Mapa que indica la localización de las surgencias de las cuevas Trifón y Piscarciano, al sur de Soncillo." border="0" data-original-height="854" data-original-width="1408" height="585" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhfMt_cAuehkNGMwvI1VZDxc10Ga4NkYXNeDuBqhPPLeOfkApZeKdSlaqhimTExaJCCh2N0c54-O2mfkPuHPmEE0b0N7z5XM7BmG_Gf5DENvoUmnBcX_g6_ZrYpiGRgDEEY6x4jOnILMnEp/s800/Figura+2+mapa+alrededroes+Trif%25C3%25B3n+con+indicaciones.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano mapa 2" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Mapa 2 (ign.es/iberpix2) indica la zona de las surgencias, al sur de Soncillo y al noroeste de Hoz de Arreba.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LA PRIMERA VISITA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
El último fin de semana de septiembre de 2019 fuimos a conocer la cueva El Trifón, invitados por nuestros compañeros del Grupo
Espeleológico Niphargus (Burgos), que además hicieron de guía. Un informe detallado de las actividades de estos días se puede encontrar en la <a href="https://niphargusexplora.com/2019/12/15/la-tercera-surgencia-28-y-29-de-septiembre-de-2019/" target="_blank">web deNiphargus</a> . </div>
<div class="MsoNoSpacing">
El primer día Jorge, Bruno y yo visitamos la galería principal de la cueva El Trifón. Esta cueva tiene un río subterráneo que se
puede recorrer río arriba por varios centenares de metros, primero hacia el oeste y luego hacia el noroeste, pero siempre montaña adentro. <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>Sus aguas brotan en una surgencia permanente, situada justo por debajo de la entrada. </div>
<div class="MsoNoSpacing">
El segundo día dedicamos (Rodro, Elena, Mariano, Mariajo, Bruno, Jorge, Coral y yo, acompañados por Zorbi y Rásputin, estos últimos peludos
y con cuatro patas), a un recorrido hidrológico por el valle.<span style="mso-spacerun: yes;"> </span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">RESUMEN DE LOS ELEMENTOS HIDROLÓGICOS MÁS IMPORTANTES, OBSERVADOS ESTE FIN DE SEMANA</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Los elementos hidrológicos más importantes se pueden agrupar en dos conjuntos (mapa 3):</div>
<div class="MsoNoSpacing">
1) La zona del Trifont, con tres manantiales permanentes.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
2) La zona alrededor de la Finca la Herradura, donde hay tres cuevas que se inundan en época de crecida.</div>
<br />
<!--MAPA 3-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEitrakJfBK5LM0sUU2szYC1M5LDGXCerFQDDWbz0rNhMMusyMPHw8qC2fhlXigBG-elPPwhAN9MIrLWO8DxbnIjl-pJjFBrF_NF13TjtlBbSNEJgfHUEi98QZMRMAp90QW9dAbW6_1_FnLg/s1600/Figura+3+mapa+local+valle+del+trif%25C3%25B3n+con+indicaciones.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Mapa que indica las localizaciones de la zona de las surgencias y la zona de las cuevas, al norte de Hoz de Arreba." border="0" data-original-height="726" data-original-width="911" height="635" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEitrakJfBK5LM0sUU2szYC1M5LDGXCerFQDDWbz0rNhMMusyMPHw8qC2fhlXigBG-elPPwhAN9MIrLWO8DxbnIjl-pJjFBrF_NF13TjtlBbSNEJgfHUEi98QZMRMAp90QW9dAbW6_1_FnLg/s800/Figura+3+mapa+local+valle+del+trif%25C3%25B3n+con+indicaciones.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano mapa 3" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Mapa <span style="mso-spacerun: yes;">3 </span>(ign.es/iberpix2) indica la zona del Trifont y la zona Finca la Herredura.</div>
<br />
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b>La zona del Trifont</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
En esta zona hay tres surgencias (Trifont = tres fuentes), que incluso en época de estiaje mantienen un caudal considerable: </div>
<div class="MsoNoSpacing">
1) La surgencia el Trifon proviene directamente de la cueva El Trifón y representa el drenaje de una gran superficie situada al
noroeste de la entrada. Esta observación está corroborada por la topografía de la cueva.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
2) La surgencia de la ermita, situada a unos 60 metros al oeste de la ermita de las Ánimas y a unos 290 metros al sureste de la surgencia
El Trifón.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
3) la surgencia Balde Reina (o Val de Reina), también conocida como surgencia de la chopera, situada a unos 210 metros al sur de la
surgencia de la ermita (foto 1).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Los cauces de las tres surgencias sugieren un caudal máximo muy superior al caudal de estiaje, tanto por la anchura del los cauces
como por las marcas de agua corriente en sus orillas. Esta interpretación se ha corroborado en situ los días 11 y 12 de diciembre, justo después de unas abundantes lluvias.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>La zona de la Finca la Herradura</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Esta zona se encuentra unos 800 metros al norte de la ermita
y cuenta con tres cuevas: Arenas, Vacas y Piscarciano. En época de crecida la
cueva Arenas (unos 180 metros de desarrollo) es la primera que comienza a
funcionar como surgencia temporal (rebosadero). Si la crecida sigue en aumento,
entonces la boca de la cueva Piscarciano (más de 14 km de desarrollo) comienza
a funcionar como segundo rebosadero. Esta agua recorre un hoyo y después de
unos 150 metros entra en la boca superior de la cueva Vacas (desarrollo unos
750 metros). Por lo menos gran parte de este caudal sale de su boca inferior (ver foto 2),
situada unos 15 metros por encima de cueva Arenas (desarrollos tomados de la
web del <a href="https://www.google.com/maps/d/viewer?mid=1T6_yW3EpNN66bccBC22rkCGEwZqHgRW7&ll=42.595285857227736%2C-3.277758167991692&z=9" target="_blank">grupoedelweiss</a>).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Este comportamiento hidrológico también se ha comprobado los días 11 y 12 de diciembre.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Piscarciano drena una amplia zona, quizás el doble o más
que el área de recarga de El Trifón, situada principalmente al este y noreste
de su boca.</div>
<br />
<!--FOTO 2-->
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMdhrASi4uSPPHcu3ol1L89680AGtxR1mpRo_D2t1jFdaylCLp2GX8wW29fI_uOVXp74Dzq7duCxz4DpRdc_CMrJEBaTQ0On-dpu3mMTXEF2KDeOOE5-tD_-5tUWCXQVd3Mcl9E5Z5HUWZ/s1600/surgencia+Balde+Reina.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Esta foto muestra el manantial Balde Reina en situación de crecida." border="0" data-original-height="1050" data-original-width="1400" height="600" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMdhrASi4uSPPHcu3ol1L89680AGtxR1mpRo_D2t1jFdaylCLp2GX8wW29fI_uOVXp74Dzq7duCxz4DpRdc_CMrJEBaTQ0On-dpu3mMTXEF2KDeOOE5-tD_-5tUWCXQVd3Mcl9E5Z5HUWZ/s640/surgencia+Balde+Reina.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano Foto 2" width="800" /></a><br />
Foto 2: La surgencia Balde Reina en crecida.<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: left;">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LAS TRES SURGENCIAS.</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Lo que se sabe acerca de los tres manantiales: </div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>Las tres surgencias son permanentes, con cauces
de entre dos y tres metros de anchura.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>En época de estiaje el caudal de la surgencia de
la ermita parece bastante superior al caudal de El Trifón (comparación visual
directa de varias personas).</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>Todos los caudales suben muy considerablemente
en época de crecida</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>El caudal de la surgencia El Trifón proviene
directamente de la cueva el Trifón.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>Las altitudes de las surgencias son: unos 700
metros para El Trifón, unos 689 metros para la surgencia de la Ermita y unos
dos metros menos para Balde Reina.</div>
<div class="MsoNoSpacing" style="margin-left: 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; text-indent: -18.0pt;">
<span style="font-family: "symbol"; mso-bidi-font-family: Symbol; mso-fareast-font-family: Symbol;"><span style="mso-list: Ignore;">·<span style="font: 7.0pt "Times New Roman";">
</span></span></span>El rumbo de los estratos en la zona del Trifont
es aproximadamente norte-sur (paralelo al propio valle del Trifón), con una
inclinación hacia el este. La mitad occidental del valle del Trifón está
ocupada por roca caliza, mientras la mitad oriental (donde va la carretera) está
ocupada por margas. Las margas son rocas blandas e impermeables y no pueden
tener cuevas ni grandes aportes de agua (ortofoto 2 y foto 3).</div>
<br />
<!--MAPA 4-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5u2fCcGwH-X0ZFEQg_F9nIGQpU3SmUROXVUFzV_w4fpgth3P6j_buFa95i3HE6cmm6XYPBLZG4E0kvaATUztZGDpCI69Q7wTHSfO9lAMV6zsZOfM3WdwCekEsU4ODQixClw5avjJmFbWg/s1600/Figura+4+mapa+topo+zona+trifont+con+induicaciones+1400.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Mapa que indica la localización exacta de las tres surgencias." border="0" data-original-height="904" data-original-width="1400" height="515" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5u2fCcGwH-X0ZFEQg_F9nIGQpU3SmUROXVUFzV_w4fpgth3P6j_buFa95i3HE6cmm6XYPBLZG4E0kvaATUztZGDpCI69Q7wTHSfO9lAMV6zsZOfM3WdwCekEsU4ODQixClw5avjJmFbWg/s800/Figura+4+mapa+topo+zona+trifont+con+induicaciones+1400.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano mapa 4" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Mapa 4 (ign.es/iberpix2) que muestra las tres surgencias y el pueblo de Hoz de Arreba.</div>
<br />
<br />
<!--ORTOFOTO 1-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhN7fOaX7U_Q4i55y3YptNVtvy0JgT-JE8LGVFShcU870lFr9rNElLZ-t8tLUFbpNVD9fhg1Z-uOoB-vMXyJ7uIZLTfYoOyNLb3yzWSrr0jA9m6yUTBmxuYJeaVmPGgkEjSAiEDOkuGJmKV/s1600/Figura+5+mapa+zona+Trifont+con+indicaciones+1800.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Ortofoto que muestra la localización exacta de las tres surgencias" border="0" data-original-height="1307" data-original-width="1600" height="653" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhN7fOaX7U_Q4i55y3YptNVtvy0JgT-JE8LGVFShcU870lFr9rNElLZ-t8tLUFbpNVD9fhg1Z-uOoB-vMXyJ7uIZLTfYoOyNLb3yzWSrr0jA9m6yUTBmxuYJeaVmPGgkEjSAiEDOkuGJmKV/s800/Figura+5+mapa+zona+Trifont+con+indicaciones+1800.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano ortofoto 1" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Ortofoto 1 (ign.es/iberpix2) que muestra las tres surgencias. </div>
<br />
<br />
<!--FOTO 3-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjcjhbb9WvEIctFzEQfyAfizZpmQAaZt6AB-Yna2uY3MAMihU7D7BOvx6s0YJrtVQ_mZxu7xV_RCZpFuK5CI9eyYRWaOWQZ1mTqkMSk_BTIjjifvRVMmKtRNEDlmpBVz1qd2dWN7-iu396M/s1600/valle+del+trifon1500.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Foto del Valle del Trifont, donde se encuentran las surgencias y las cuevas. Además está indicado la banda de margas que limita la hidrología de la zona." border="0" data-original-height="757" data-original-width="1497" height="403" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjcjhbb9WvEIctFzEQfyAfizZpmQAaZt6AB-Yna2uY3MAMihU7D7BOvx6s0YJrtVQ_mZxu7xV_RCZpFuK5CI9eyYRWaOWQZ1mTqkMSk_BTIjjifvRVMmKtRNEDlmpBVz1qd2dWN7-iu396M/s800/valle+del+trifon1500.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano foto 3" width="800" /></a></div>
Foto 3: Vista sobre el valle del Trifón, hacia el noreste. La formación de margas está indicada en amarilla graduada.<br />
<br />
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">ENTONCES NOS PODEMOS HACER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
1) ¿Las surgencias de la Ermita y/o Balde Reina pueden estar conectadas con El Trifón? </div>
<div class="MsoNoSpacing">
2) ¿Las surgencias de la Ermita y Balde Reina pueden estar conectadas entre ellas?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
3) ¿La surgencias de la Ermita o Balde Reina pueden estar conectada con Piscarciano?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Como se ha explicado en el <a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2019/11/descripcion-comportamiento-sistema-manantial-rebosadero.html" target="_blank">artículo anterior</a>, excepto en situaciones improbables o complejas, el caudal de base de un manantial solo puede aumentar de forma considerable, hasta que su rebosadero empieza a funcionar. A partir de este momento es el caudal del rebosadero que sigue aumentando, mientras el caudal del manantial permanente se queda constante o aumenta poco.</div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">LAS RESPUESTAS</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Pregunta 1</b>) ¿Las surgencias de la Ermita y/o Balde Reina
pueden estar conectadas con El Trifón?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Respuesta:</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Dos surgencias que provienen de un mismo flujo y que tienen cierta diferencia en altitud, solo pueden funcionar de modo permanente
si la surgencia inferior no puede evacuar todo el caudal, incluso en época de estiaje. Es decir que esta surgencia siempre está funcionando cerca de su capacidad máxima, esto debido a la estrechez de los conductos, lo cual impide un aumento considerable del caudal en época de crecida. El hecho de que tanto la surgencia de la Ermita, como Balde Reina multiplican su caudal durante las crecidas, indica que no están conectadas con el Trifón</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Conclusión</b>: El
Trifón no tiene una relación hidrológica con las otras dos surgencias.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Pregunta 2) </b>¿Las surgencias de la Ermita y Balde Reina pueden estar conectadas entre ellas?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Respuesta:</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
A veces el agua de una surgencia en estiaje brota de forma permanente en varios puntos cercanos, que suelen estar a alturas
similares. En este caso, la distancia de unos 220 metros y diferencia en altitud de unos 2 metros entre ambas surgencias descartan esta posibilidad. Por eso y análogo a la primera respuesta, el hecho que ambos pueden aumentar su caudal considerablemente hace improbable una relación hidrológica.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Conclusión</b>: Las
surgencias de la Ermita y Balde Reina muy probablemente no están conectadas.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Pregunta 3)</b> ¿La surgencias de la Ermita o Balde Reina pueden estar
conectada con Piscarciano?</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b>Respuesta:</b></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Al este y noreste de la boca de Piscarciano hay una superficie
calcárea de muchos kilómetros cuadrados, cuya zona más baja (y con mucha diferencia) es el valle del Trifón. Piscarciano es una cueva que en época de crecida activa sus rebosaderos en la zona de la Finca la Herredura. ¿Pero dónde mana su caudal en época de estiaje? Debe de estar por debajo de cueva Arenas (rebosadero inferior) y por tanto en el valle del Trifón. Descartando El Trifón, que tiene su propio río subterráneo y área de recarga, debe ser una de las otras dos surgencias. </div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
La zona del Trifont solo puede tener tres posibles áreas que alimentan sus surgencias. Como ya se ha mencionado, el agua no puede
provenir de la mitad este del valle, porque está bloqueada por las margas. El Trifón ocupa la zona noroccidental, separando la zona norte/noreste de la zona oeste/suroeste.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Por lógica, la relación Piscarciano-surgencia de la Ermita es la más probable, no solo porque se encuentra unos 210 metros más
cerca, pero especialmente porque de este modo se evita un cruce de trayecto de caudales (norte-sur y oeste-este, ver ortofoto 2). Aún así, no son las únicas razones. La surgencia Balde Reina está situada sobre una importante falla, que corta la pared oeste del valle (ver imagen). Parece probable que esta surgencia tiene relación con una cueva, hasta ahora desconocida, situada alrededor de esta falla. Por último, el caudal de la surgencia de la Ermita parece bastante superior al caudal de Balde reina, lo cual coincidiría con un área de recarga
mayor.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br />
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">CONCLUSIONES:</b> </div>
<div class="MsoNoSpacing">
Es muy probable que la surgencia de la Ermita sea el desagüe
permanente de Piscarciano.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Es muy probable que la surgencia Balde Reina sea el desagüe
de un sistema kárstico importante, hasta ahora desconocida.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<!--ORTOFOTO 2-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxv6Zxa28bxn5w76qW36n-aYk-HVrKVervZtIN-0xCXV6MmcufZtCYEkMoebmudOgBIJrMvrtk2pf8ZBvzLfYD9XU0mLj9-eAW1QRuQPm8il9qGv4AdjWDK3_22S1OYEaU1WuFRqMx0CQq/s1600/Figura+6+mapa+con+falla+y+Balde+Reina+con+indicaciones+1500.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="Ortofoto que indica los posibles flujos subterráneos desde las cuevas hacia las surgencias." border="0" data-original-height="980" data-original-width="1500" height="522" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxv6Zxa28bxn5w76qW36n-aYk-HVrKVervZtIN-0xCXV6MmcufZtCYEkMoebmudOgBIJrMvrtk2pf8ZBvzLfYD9XU0mLj9-eAW1QRuQPm8il9qGv4AdjWDK3_22S1OYEaU1WuFRqMx0CQq/s800/Figura+6+mapa+con+falla+y+Balde+Reina+con+indicaciones+1500.jpg" title="Estudio surgencias cuevas Trifón y Piscarciano ortofoto 2" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
</div>
<div class="MsoNoSpacing">
Ortofoto 2 (ign.es/iberpix2) donde las flechas indican los
flujos subterráneos probables, <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>improbables
y comprobados; la curva roja indica una falla importante; las margas están en
amarilla; las estrellas indican las surgencias.</div>
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Como complemento de este estudio se pudiera hacer un
análisis de las aguas de las tres surgencias, tomando las muestras en un
período de tiempo lo más corto posible y preferiblemente en época de estiaje
(más saturación mineral de las muestras). Además no estaría mal si en el mismo
día se pudiera tomar unas muestras del agua de Piscarciano, por ejemplo del
primer sifón.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Quiero agradecer a los compañeros de Niphargus por
enseñar la zona y a Serena por la información acerca de los nombres locales.<br />
<br />
<br />
<br /></div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/07856925483073252803noreply@blogger.com6tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-77222679015295870892019-11-16T17:34:00.000+01:002020-04-27T13:00:18.820+02:00Descripción breve del comportamiento hidrológico de un sistema manantial-rebosadero de una cueva<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLGHQaDESI9xakrLAVOgkYL12hFXFRwWkk7fXKAbdDvSyl54x7dKolLTvdc673V9OJH2ebjrVLhR-PXYB03q1YJZge1yw4vZbigaTbqbQVL6hrugIvcZKUzTCWRjcfEp3QYkIivrhbxXQS/s1600/manantial-rebosadero+composici%25C3%25B3n.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="muestra en seis etapas el funcionamiento de un sistema manantial-rebosadero y los cambios del nivel freático cuando aumenta el caudal debido a precipitaciones intensas" border="0" data-original-height="1471" data-original-width="1600" height="735" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLGHQaDESI9xakrLAVOgkYL12hFXFRwWkk7fXKAbdDvSyl54x7dKolLTvdc673V9OJH2ebjrVLhR-PXYB03q1YJZge1yw4vZbigaTbqbQVL6hrugIvcZKUzTCWRjcfEp3QYkIivrhbxXQS/s800/manantial-rebosadero+composici%25C3%25B3n.png" title="sistema manantial rebosadero compuesta" width="800" /></a><br />
<br />
<h4>INTRODUCCIÓN</h4>
Muchos manantiales tienen un rebosadero, por donde sale una (gran) parte del
caudal en épocas de crecida. Suele ser el caso cuando se está formando
una galería nueva a un nivel inferior, pero que debido a su estrechez (o
algún paso relativamente estrecho) no puede desalojar toda el agua
cuando el caudal incrementa considerablemente.
En muchos casos el caudal máximo del manantial es relativamente
reducido, debido a la mencionada estrechez de la grieta, a menudo
impenetrable para el hombre, o porque brota entre bloques y piedras que
obstruyen el flujo. Aunque en sistemas con un área de recarga muy grande
(de más de varios kilómetros cuadrados) o en zonas con precipitaciones
muy fuertes, existen conexiones entre el manantial y el rebosadero que
son practicables por el hombre. Un ejemplo es la conexión entre la Cueva
del Agua con El Barbancho (Orbaneja del Castillo, Burgos), explorado en
2014 por espeleobuceadores de GORFOLÍ, CDG, GESEM Y CEFME (<a href="https://grupoedelweiss.com/web/index.php/espeleobuceo-en-burgos-mainmenu-54/63-sistema-de-cueva-del-agua-barbancho-socueto-nispero-orbaneja-del-castillo">www.grupoedelweiss</a>).
El Barbancho es un rebosadero con un posible caudal inmenso.
<br />
<br />
A continuación se describe en varios pasos, la relación existente entre el caudal de un manantial y su rebosadero y el nivel freático dentro de la cueva, desde estiaje hasta crecida máxima.
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<h4>DESCRIPCIÓN</h4>
Unas notas preliminares:<br />
•
Este esquema se ha desarrollado bajo la suposición de que no hay tramos
con flujo vadoso entre el manantial y el rebosadero, aunque tampoco no
cambiaría mucho.<br />
• Si el agua es fácilmente evacuado por un
conducto, la diferencia del nivel en ambos extremos es mínima. Esto
suele ser el caso con los sifones.<br />
• De modo simple se puede decir
que la presión hidrostática equivale a la fuerza que “empuja” el agua
por un conducto. Más presión hidrostática significa que pasa más agua
por una grieta.<br />
• Δh1 es la diferencia del nivel freático y el nivel freático en estiaje.<br />
• Δh2 es la diferencia del nivel freático y el nivel freático cuando el rebosadero comienza a funcionar.<br />
• a es el caudal del manantial permanente.<br />
• b es el caudal del rebosadero.<br />
<br />
<br />
<div class="MsoNoSpacing">
1) En estiaje todo el caudal sale por el manantial y el
nivel freático se mantiene constante y al mismo nivel que el manantial.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
2) Después de unas precipitaciones puede que el caudal
del manantial aumenta, pero mientras la grieta puede desaguar fácilmente toda
el agua, la subida del nivel freático (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>) es mínima.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
3) Si las precipitaciones continúan o han sido fuertes es
posible que la grieta ya no puede evacuar todo el caudal, el agua se acumula en
la cueva y el nivel freático sube (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>
aumenta), lo que supone un aumento de la presión hidrostática respecto al manantial
permanente y por tanto una subida de su caudal.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
Es frecuente que el mayor caudal que sale ahora del manantial
se equilibra con el desagüe interno de la cueva, y por tanto con el nuevo nivel
freático más alto, antes de que este nivel llegue al rebosadero. Con otras
palabras, en muchos casos el rebosadero no llegue a funcionar.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
4) En caso de que el desagüe de la cueva sigue creciendo,
también aumenta el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>, (y por tanto
el caudal del manantial permanente)<b style="mso-bidi-font-weight: normal;"> </b>hasta
que el nivel freático llega al rebosadero y este comienza a manar.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
5) Un nuevo incremento del caudal hace subir el nivel
freático muy poco (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>), mientras el
rebosadero puede evacuarlo fácilmente. Por tanto, el caudal del rebosadero (b) puede
subir considerablemente y el caudal del manantial permanente <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">(a</b>) queda prácticamente constante.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
6) En algunos casos (lluvias continuadas, deshielo, etc.)
el rebosadero tampoco puede desalojar todo el caudal sin una subida
(substancial) de la presión hidrostática. Es decir que parte del agua se
acumula en la cueva causando un nuevo aumento del nivel freático. </div>
<div class="MsoNoSpacing">
En este caso aumentan tanto el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b> <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>como el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh2</b>, lo que por fuera se observa como
un incremento de ambos caudales (manantial y rebosadero).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
7) Este proceso se puede repetir si existen rebosaderos
superiores.</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhmOkzBuAyvy_sNI4jdaN-WloklR77vuZM1b0np1fYiUK8hVQMT0y_WZ4u96zVajPjQsU5nZ5GJIu23Z7snT0ywbjoE5AzyNlJTfgnFDtlxNIQPKHErHpELa4HvGcNW22mNp-vde0uteyF3/s1600/manantial-rebosadero+1.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="caudal en estiaje sale por el manantial, nivel freático constante" border="0" data-original-height="922" data-original-width="1488" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhmOkzBuAyvy_sNI4jdaN-WloklR77vuZM1b0np1fYiUK8hVQMT0y_WZ4u96zVajPjQsU5nZ5GJIu23Z7snT0ywbjoE5AzyNlJTfgnFDtlxNIQPKHErHpELa4HvGcNW22mNp-vde0uteyF3/s800/manantial-rebosadero+1.png" title="sistema manantial rebosadeo 1" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
1) En estiaje todo el caudal sale por el manantial y el
nivel freático se mantiene constante y al mismo nivel que el manantial.</div>
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEisdq-MZb2t1O1m1y229u1FOsCp_YVttPnJw1RajAYQLqyVD-3QlpT1sMKdW2yEJ95axhyxgUJCfBoNhI6iFlpJP3bU0BTFKJwiA3nZUvmWcXlAMtaSM4ecoCIiv_HzoAkOLBVz33v8nK_d/s1600/manantial-rebosadero+2.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="con precipitación normal el caudal aumenta, nivel freático sigue igual" border="0" data-original-height="918" data-original-width="1488" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEisdq-MZb2t1O1m1y229u1FOsCp_YVttPnJw1RajAYQLqyVD-3QlpT1sMKdW2yEJ95axhyxgUJCfBoNhI6iFlpJP3bU0BTFKJwiA3nZUvmWcXlAMtaSM4ecoCIiv_HzoAkOLBVz33v8nK_d/s800/manantial-rebosadero+2.png" title="sistema manatial rebosadero 2" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
2) Después de unas precipitaciones puede que el caudal
del manantial aumenta, pero mientras la grieta puede desaguar fácilmente toda
el agua, la subida del nivel freático (Δh1) es mínima.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEoskK8pbn3heUbL_IkjAZs4GuIisskr_gHwLy94L9RMgyAjKqs9oR7ic0SLIKJJxaaCA7cVNthw1wYcW70eJ1zSRiTYEyO4KPKElZN7redH9nZreW4yeQ0Wl1GG3KNuUPK_UDCZmjD6UO/s1600/manantial-rebosadero+3.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="preciptación continuada, caudal aumenta, nivel freático sube" border="0" data-original-height="904" data-original-width="1486" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEoskK8pbn3heUbL_IkjAZs4GuIisskr_gHwLy94L9RMgyAjKqs9oR7ic0SLIKJJxaaCA7cVNthw1wYcW70eJ1zSRiTYEyO4KPKElZN7redH9nZreW4yeQ0Wl1GG3KNuUPK_UDCZmjD6UO/s800/manantial-rebosadero+3.png" title="sistema manantial rebosadero 3" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
3) Si las precipitaciones continúan o han sido fuertes es
posible que la grieta ya no puede evacuar todo el caudal, el agua se acumula en
la cueva y el nivel freático sube (Δh1 aumenta), lo que supone un aumento de la
presión hidrostática respecto al manantial permanente y por tanto una subida de
su caudal <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">a.</b></div>
<br />
<br />
<!--DIBUJO 4-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixkBkXMDLeKl0KnvKROcfQcqDme_yzw-yDKinczzSo3GfZg1RgBM6CItdR-wlkDYXAPi8ZtpLvz1Qq0v4hIrItGN4e_tvCG8ooYGIQL2URZYJbPBZfZkGc9eWgirNodxFZKRUdneX1mvKd/s1600/manantial-rebosadero+4.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="precipitación muy fuerte, nivel freático sube hasta salir agua por el reboadero" border="0" data-original-height="910" data-original-width="1490" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixkBkXMDLeKl0KnvKROcfQcqDme_yzw-yDKinczzSo3GfZg1RgBM6CItdR-wlkDYXAPi8ZtpLvz1Qq0v4hIrItGN4e_tvCG8ooYGIQL2URZYJbPBZfZkGc9eWgirNodxFZKRUdneX1mvKd/s800/manantial-rebosadero+4.png" title="sistema manantial rebosadero" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
4) En caso de que el desagüe de la cueva sigue creciendo,
también aumenta el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>, (y por tanto
el caudal <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">a) </b>hasta que el nivel freático
llega al rebosadero y este comienza a manar.</div>
<br />
<br />
<!--DIBUJO 5-->
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiaH9iU8vQYP73SH6X-pixIJmKpzHnmFGfoAjdLKYtMhMC4GtcP5rAZT0sP_Sln2hWE-4vOT7BBOJj2k9l_lSNQB34SF4N7Mjz9TS1-ol4LMdct0XKPyTibaS9gXR7R9ROIZnahuxUbvWUo/s1600/manantial-rebosadero+5.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="preciìtación muy fuerte, caudal por manantial constante, cuadal por rebosadero aumenta, nivel freático constante" border="0" data-original-height="910" data-original-width="1486" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiaH9iU8vQYP73SH6X-pixIJmKpzHnmFGfoAjdLKYtMhMC4GtcP5rAZT0sP_Sln2hWE-4vOT7BBOJj2k9l_lSNQB34SF4N7Mjz9TS1-ol4LMdct0XKPyTibaS9gXR7R9ROIZnahuxUbvWUo/s800/manantial-rebosadero+5.png" title="sistema manantial rebosadero 5" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
5) Un nuevo incremento del caudal hace subir el nivel freático muy poco (<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b>), mientras el
rebosadero puede evacuarlo fácilmente. Por tanto, el caudal <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">b</b> puede subir considerablemente y el caudal
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">a</b> queda prácticamente constante.</div>
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg4Vhwn6b7BTevqsS6kj_DSBmjez26MJKGxFM-JdWLCjAU6_RgYuH0Vf0oJ0QJuytiNbXk4l_PHILuCPYWLcrDoNaCOv9x1Gfpy9SjpbJ8tuIpWBwwesfqEgNlvv0KadFksFBoNhgdNxfMB/s1600/manantial-rebosadero+6.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img alt="precipitación muy fuerte continuada, rebosadero a tope, nivel freático sube" border="0" data-original-height="906" data-original-width="1488" height="488" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg4Vhwn6b7BTevqsS6kj_DSBmjez26MJKGxFM-JdWLCjAU6_RgYuH0Vf0oJ0QJuytiNbXk4l_PHILuCPYWLcrDoNaCOv9x1Gfpy9SjpbJ8tuIpWBwwesfqEgNlvv0KadFksFBoNhgdNxfMB/s800/manantial-rebosadero+6.png" title="sistema manantial rebosadero" width="800" /></a></div>
<div class="MsoNoSpacing">
6) En algunos casos (lluvias continuadas, deshielo, etc.) el rebosadero tampoco puede desalojar todo el caudal sin una subida
(substancial) de la presión hidrostática. Es decir que parte del agua se acumula en la cueva causando un nuevo aumento del nivel freático. </div>
<div class="MsoNoSpacing">
En este caso aumentan tanto el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh1</b> <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>como el <b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Δh2</b>, lo que por fuera se observa como
un incremento de ambos caudales (manantial y rebosadero).</div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<br />
<br />
.Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/07856925483073252803noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-90077153118453546692018-10-03T19:10:00.000+02:002018-10-03T19:36:26.516+02:00Rutas botánicas en la Cordillera Cantábrica<div style="text-align: justify;">
Estoy preparando un post acerca de las cuevas en Menorca, pero mientras aprovecho de promocionar dos libros de botánica que he publicado este año en Amazon. Se trata de dos rutas botánicas en el norte de León (Cordillera Cantábrica): "Excursión botánica al Coriscao" y "Ruta botánica Camino de Wamba". Las plantas forman otra afición mía y una ventaja es que tanto las cuevas como las plantas se encuentran en el mismo habitat.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIdYfXjgFa5vDBLFD9vhlth1KxjpoazhF7kn7ttOtUigdpGjOX7YZDaaAANRVTBdM4SJiH3QfJ49orNgoyETBkE-FILOojukLuyrZMPbyS5FRFsHE9FNyulkWKDbT-hoxt0PjcL1-UUJs/s1600/Compleet+Kaft+Boek+Coriscao+espa%25C3%25B1ol+final+1400.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="977" data-original-width="1400" height="446" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIdYfXjgFa5vDBLFD9vhlth1KxjpoazhF7kn7ttOtUigdpGjOX7YZDaaAANRVTBdM4SJiH3QfJ49orNgoyETBkE-FILOojukLuyrZMPbyS5FRFsHE9FNyulkWKDbT-hoxt0PjcL1-UUJs/s640/Compleet+Kaft+Boek+Coriscao+espa%25C3%25B1ol+final+1400.jpg" width="640" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Este es el primer libro. Esta ruta también se puede calificar como la ruta de las plantas endémicas, ya que hay por lo menos 18 endemismos. Las vistas sobre los Picos de Europa son espectaculares. </div>
<div style="text-align: justify;">
Este libro se puede conseguir en el <a href="https://www.amazon.es/dp/1977086462?ref_=pe_870760_150889320" target="_blank">siguiente enlace.</a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<a name='more'></a><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiqCGsYhGLEroYTfEDGmEDTH_kLVfAku2dAeggmTAN0YdLX7lQNJIYft4fVWD4wUo41nA6bzHNkXFxAJHcwgo5kjusF6aS3ig28Z7B7fJEWGTxmO6gEzxsquNsSlMcikE9lcjA_fmb_zRQ/s1600/Cubierta+Camino+de+Wamba+FINAL+2+1400.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" data-original-height="897" data-original-width="1400" height="410" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiqCGsYhGLEroYTfEDGmEDTH_kLVfAku2dAeggmTAN0YdLX7lQNJIYft4fVWD4wUo41nA6bzHNkXFxAJHcwgo5kjusF6aS3ig28Z7B7fJEWGTxmO6gEzxsquNsSlMcikE9lcjA_fmb_zRQ/s640/Cubierta+Camino+de+Wamba+FINAL+2+1400.jpg" width="640" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Este es mi segundo libro. En este caso se puede calificar como la ruta de los helechos. La excursión termina en un lago de montaña precioso, de origen glacial.</div>
<div style="text-align: justify;">
Este libro se puede conseguir en el <a href="https://www.amazon.es/bot%C3%A1nica-Camino-Ubales-Flores-silvestres/dp/1980759405/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1538586237&sr=8-1&keywords=camino+de+wamba" target="_blank">siguiente enlace</a>.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-87039417696260054132014-02-19T20:11:00.001+01:002020-03-24T17:40:11.191+01:00¿POR QUÉ LAS ESTALAGMITAS SUELEN SER MÁS GRANDES QUE SUS ESTALACTITAS CORRESPONDIENTES?<br />
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi2FzXKdNldrrqzCSi_R6I0hYxucDH9yWK-DhE7TW4qi3rhu5dfy_8rh5wN98XoQIKMuobbsLVyXnA_Jb3LGxgqYbFeADDFUkG4lUbspVudg3VQKyTpKtCsO2uQNMkWGpRFl4dglykDm-w/s1600/DSC_0168++1150+pix.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="532" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi2FzXKdNldrrqzCSi_R6I0hYxucDH9yWK-DhE7TW4qi3rhu5dfy_8rh5wN98XoQIKMuobbsLVyXnA_Jb3LGxgqYbFeADDFUkG4lUbspVudg3VQKyTpKtCsO2uQNMkWGpRFl4dglykDm-w/s1600/DSC_0168++1150+pix.jpg" width="800" /></a></div>
<br />
<div class="MsoBodyText2" style="text-align: justify;">
<br />
<b><span style="color: #ffe599; font-size: large;">Introducción:</span></b><br />
<br />
Es probable que durante tus visitas por las cuevas te has dado cuenta que una <a href="https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=1022068003684467853#" onclick="open('http://espeleogenesis-glosario.blogspot.com.es/2015/01/estalagmita-glosario-cuevas.html','links',
'height=500,width=800,top=40,left=800,menubar,resizeable');return false;">estalagmita</a>. suele tener más volumen que su estalactita correspondiente. Sin embargo, ¿alguna vez te has preguntado por qué esto es así? En este artículo intentaré explicar las razones de este fenómeno.<br />
<br />
Punto importante: de una pareja estalactita/estalagmita puede que la estalactita es más larga, pero casi seguro que también es mucho más delgada. Por ejemplo, si comparamos una estalactita de 3 metros de largo y con un diámetro de 40 cm con una estalagmita de solo 2 metros de altura, pero con un diámetro de 1,6 metros, entonces el volumen de la estalagmita es unos 10 veces mayor.</div>
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm 0cm 0.0001pt; text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>
Ahora explicaremos porque las estalagmitas a menudo son mayores que sus estalactitas correspondientes. Para no perder el hilo, la explicación se ha dividido en cuatro partes. </b><br />
<h3>
<br /><a name='more'></a></h3>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b><span style="color: #ffe599;">PRIMERA PARTE DE LA EXPLICACIÓN:</span><o:p></o:p></b></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<div class="MsoNoSpacing">
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="font-size: 12.0pt;">¿Qué pasa cuando la roca
caliza está en contacto con agua que tiene cierta cantidad de dióxido de
carbono? <o:p></o:p></span></div>
<div class="MsoNoSpacing">
<br /></div>
<span style="font-size: 14.0pt;">
</span><br />
<div class="MsoNoSpacing">
<span style="font-size: 12.0pt;">Pues el dióxido de carbono
forma un ácido débil que es capaz de disolver el carbonato cálcico , formando el
bicarbonato de calcio. Está reacción se puede visualizar con la siguiente
ecuación: <o:p></o:p></span></div>
</div>
</div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> + CaCO<sub>3</sub> ↔ Ca<sup>2+</sup> + 2HCO<sub>3</sub><sup>¯</sup></b></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><sup> </sup>(<span style="font-size: 10pt;">agua) + (dióxido de carbono) + (carbonato cálcico)</span> <span style="font-size: 10pt;">↔ (bicarbonato de calcio)</span></b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br />
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
Ya os oigo decir “¡venga ya, otra ves las ecuaciones químicas!” ¡Pues no las vamos a usar más! La única razón porque he puesto esta ecuación es para tratar un aspecto muy importante: el símbolo del medio con las dos flechas indica que se trata de una reacción en equilibrio. Es decir, que de todo el dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>) que se encuentra en el agua (H<sub>2</sub>O) sólo una parte es usada para disolver el carbonato cálcico o calcita (CaCO<sub>3</sub>). Para simplificar el asunto vamos a suponer que antes de empezar la reacción habían 100 moléculas de dióxido de carbono en el agua. De estas 100 moléculas 50 son usadas para disolver 50 moléculas de calcita, mientras que las otras 50 moléculas de dióxido de carbono se quedan disueltas en el agua. Es más: no sólo se quedan disueltas en el agua, sino que necesariamente deben de estar allí para evitar que la reacción no se revierta y el bicarbonato de calcio se precipite volviendo a su forma de calcita.</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>RESUMEN:</b> no todo el CO<sub>2 </sub>que se encuentra en el agua es usado para disolver la roca caliza y además esta parte no usada del CO<sub>2 </sub>es necesaria para evitar que la calcita disuelta se vuelva a precipitar.</div>
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm;">
<br /></div>
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm;">
<br /></div>
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm;">
<o:p></o:p><b>Nota:</b> la roca caliza está compuesta principalmente de calcita, y la calcita es una forma del carbonato cálcico, otra forma del carbonato cálcico es por ejemplo el aragonito. Para no complicarnos la vida, en este artículo se usan las palabras caliza, calcita y carbonato cálcico como sinónimos, aunque estrictamente no sea así. </div>
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm;">
Entonces, en este artículo calcita = caliza = carbonato cálcico = CaCO<sub>3</sub></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b><span style="color: #ffe599;">SEGUNDA PARTE DE LA EXPLICACIÓN:</span><o:p></o:p></b></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br />
¿De dónde viene el dióxido de carbono que se encuentra en el agua?</div>
<div class="MsoBodyText2">
Pues el aire contiene dióxido de carbono y el agua de lluvia absorbe una pequeña cantidad. Sin embargo, esta cantidad suele aumentar significativamente cuando el agua de lluvia entra en el suelo, donde puede ser multiplicada hasta 100 veces la cantidad original.</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
Para simplificar nuestro ejemplo, suponemos que la cantidad de moléculas de dióxido de carbono en el aire son 2 por unidad de volumen y que esta cantidad aumenta hasta 100 en el suelo (en este caso se ha multiplicado por 50).</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
Después de pasar por el suelo el agua de lluvia, que ahora contiene 100 moléculas de dióxido de carbono, entra en la roca caliza por sus fisuras y empieza a disolver la calcita. Como hemos supuesto en la primera parte de la explicación, unas 50 moléculas son usadas para disolver 50 moléculas de calcita y las otras 50 moléculas quedan en solución y además éstas últimas son necesarias para mantener la roca caliza disuelta.</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<b><span style="font-size: 12pt;">RESUMEN:</span></b><span style="font-size: 12pt;"> la cantidad de CO<sub>2</sub> presente en el agua aumenta considerablemente en el suelo antes de entrar en la roca caliza por las fisuras.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhuJeWB7BE8o3uymo9oK7S8JNtm4c-UREsg7EE1dPq6VhfDgGqBdtdmXnmv3YBp1YH3RjI6Kou7CpgdvtZ0zlBSeaJJIrmCXLdecElV-AtO5Qbtn_rjMI9Qa3HelpAmdQpHo_JckI-Nv00/s1600/DSC_0336+1200pix.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="756" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhuJeWB7BE8o3uymo9oK7S8JNtm4c-UREsg7EE1dPq6VhfDgGqBdtdmXnmv3YBp1YH3RjI6Kou7CpgdvtZ0zlBSeaJJIrmCXLdecElV-AtO5Qbtn_rjMI9Qa3HelpAmdQpHo_JckI-Nv00/s1600/DSC_0336+1200pix.jpg" width="800" /></a></div>
<br />
<i><b>Esta foto muestra claramente un caso donde las estalagmitas son mucho más grandes que las estalactitas correspondientes.</b></i><br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b><span style="color: #ffe599;">TERCERA PARTE DE LA EXPLICACIÓN:</span><o:p></o:p></b></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br />
¿Qué pasa cuando el agua con la calcita disuelta entra en una caverna que está conectada con el exterior, por ejemplo por una galería?</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
El aire en la cueva contiene algo más CO<sub>2 </sub>que el aire del exterior (hemos supuesto 2 moléculas por unidad), pero mucho menos que el agua de la gota que cuelga de la punta de una estalactita (50 moléculas por unidad de volumen). Suponemos que el aire de la cueva contiene 5 moléculas de dióxido de carbono por unidad de volumen. Por la diferencia de las concentraciones (en gases se llama “presiones parciales”) algunas moléculas se moverán desde la gota hacia el aire de la cueva. Sin embargo esto tiene consecuencias porque como ya hemos visto, estas moléculas son necesarias para mantener la calcita disuelta. Suponemos que en el lapso de tiempo que la gota está colgada de la estalactita se escapan 7 moléculas de dióxido de carbono. <b>Ahora el equilibrio de la ecuación se ha roto.</b> Por tanto una pequeña parte del bicarbonato del calcio se revierte otra vez en dióxido de carbono, agua y carbonato cálcico (la reacción va al revés):</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>Ca<sup>2+</sup> + 2HCO<sub>3</sub><sup>¯</sup> ↔ H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> + CaCO<sub>3</sub> </b></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
Suponemos que 3 moléculas de bicarbonato se convierten en 3 moléculas de dióxido de carbono (compensando 3 de las 7 moléculas de CO<sub>2 </sub>que se habían movido hacia el aire de la cueva) y 3 moléculas de carbonato cálcico (que se precipiten en la punta de la estalactita). Por tanto, una vez que la gota está cayendo tendrá 46 moléculas de dióxido de carbono y 47 moléculas de calcita disuelta.</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>RESUMEN:</b> por las diferencias de concentraciones de dióxido de carbono entre el aire de la cueva y la gota de agua que cuelga de la estalactita, una pequeña parte de CO<sub>2 </sub>se escapa de la gota y una cantidad todavía más pequeña de calcita se precipita sobre la estalactita.</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>Nota importante:</b> en este ejemplo se ve que la relación entre las cantidades mencionadas no es lineal (en este ejemplo 4 moléculas de CO<sub>2 </sub> por 3 moléculas de calcita). Cuánto más calcita se encuentra ya disuelta, más dióxido de carbono es necesario para disolver la siguiente molécula de calcita. Viceversa, las primeras moléculas que escapan del agua sólo causan la precipitación de muy poca calcita. Cuando en 1964 Bögli publicó su famoso trabajo sobre la corrosión de mezclas, la cual en su día se usaba para explicar la formación de casi todas las cuevas, se basó en esta relación no lineal.</div>
<br />
<div style="line-height: 24px; margin: 0cm;">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b><span style="color: #ffe599;">CUARTA PARTE DE LA EXPLICACIÓN:</span><o:p></o:p></b></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br />
¿Qué ocurrirá cuando esta gota de agua caiga sobre la estalagmita?</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
Cuando esta gota finalmente caiga sobre la estalagmita se deshará en mil pedazos, es decir, se fragmenta en muchísimas gotas mucho más pequeñas. En ese momento ocurrirá el mismo proceso que cuando se sacude un bote de refresco y luego se abre: una gran parte del gas que estaba disuelto en el agua (o refresco) se liberará de golpe. Suponemos que en esta explosión de la gota se han escapado tantas moléculas de dióxido de carbono, que para compensar esta pérdida hace falta que 30 moléculas de bicarbonato de calcio se tienen que revertir en CO<sub>2</sub> y CaCO<sub>3</sub>. Estas 30 moléculas de calcita se precipitarán sobre la estalagmita. Entonces, en este ejemplo la estalagmita crece 30 moléculas con cada gota de agua que caiga sobre ella, mientras que la estalactita sólo crece 3 moléculas. ¡Con otras palabras, en este ejemplo el volumen de la estalagmita aumenta 10 veces más deprisa que la estalactita!<br />
<br />
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<br />
<div class="MsoNoSpacing">
<b style="mso-bidi-font-weight: normal;">Nota:</b> Recientemente
he grabado un video mostrando como el dióxido de carbono se libera de un
líquido cuando la presión del aire con lo que está en equilibrio se disminuye. <span id="goog_1399804555"></span><span id="goog_1399804556"></span><a href="https://espeleogenesis.blogspot.com/2005/03/demostracion-dioxido-carbono-escapa-solucion.html" target="_blank">Aquí</a> se puede ver que se trata de un proceso muy rápido.</div>
</div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>RESUMEN</b>: el efecto “sacudir un refresco” que ocurre en el momento que la gota rompe en la estalagmita, hace que una gran cantidad de la calcita disuelta se precipite sobre la estalagmita.</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<span style="color: #ffe599;"><b>CONCLUSIÓN FINAL:</b> </span><span style="color: red;"> </span>sobre la estalactita se precipita una pequeña cantidad de calcita, mientras sobre la estalagmita se precipita una gran cantidad. ¡Con otras palabras, el volumen de la estalagmita aumenta mucho más deprisa que el volumen de la estalactita!</div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<br /></div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<b>Nota:</b> la liberación de CO<sub>2 </sub>durante los procesos explica la mayor concentración de CO<sub>2 </sub>en el aire de la cueva respecto al aire del exterior, aunque una libre circulación entre estos dos aires evitará una acumulación muy alta de CO<sub>2</sub> en el aire de la cueva.</div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br />
<div class="MsoBodyText2">
<b>Nota final:</b> está claro que en este artículo sólo quiero explicar un principio y que las verdaderas proporciones entre estalactita y estalagmita correspondiente pueden variar. Por ejemplo, he visto estalactitas muy pequeñas, o casi inexistentes, donde un chorro de agua había formado una gran estalagmita correspondiente. En este caso la explicación es que el agua escurre muy rápido y no hay tiempo para que el dióxido de carbono escape y por tanto se precipita muy poca calcita. Lo contrario ocurre si las gotas se quedan colgadas de la estalactita por relativamente mucho tiempo. Otros factores son el grado de saturación (en porcentaje del máximo posible) y la concentración absoluta (en milligramos) de calcita de la gota que entra en la cueva.</div>
<div class="MsoBodyText2">
Sabemos que en la espeleogénesis rara vez se trata de un proceso aislado, lo que puede complicar mucho el entendimiento. Sin embargo, esto no nos puede detener en nuestros intentos para intentar explicar los principios individuales. Espero que en este caso una razón porque tantas estalagmitas son mucho más grandes que sus estalactitas correspondientes haya quedado clara.</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
</div>
<br />
<div class="MsoNormal" style="-webkit-text-stroke-width: 0px; color: black; font-family: 'Times New Roman'; font-size: medium; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: 24px; orphans: auto; text-align: justify; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: auto; word-spacing: 0px;">
<div style="margin: 0px;">
<br /></div>
</div>
</div>
<div style="-webkit-text-stroke-width: 0px; color: black; font-family: 'Times New Roman'; font-size: medium; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: auto; text-align: justify; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: auto; word-spacing: 0px;">
<div style="margin: 0px;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: 24px;">
<div style="margin: 0px;">
<br /></div>
</div>
</div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com8tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-41253230902957401442011-07-27T20:55:00.002+02:002016-06-27T18:46:39.557+02:00UNAS REGLAS BÁSICAS PARA DETERMINAR EL ÁREA DE RECARGA DE UNA CUEVA.<br />
<div style="text-align: center;">
<b><span style="font-size: large;">Marius van Heiningen</span></b></div>
<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<br />
<b>INTRODUCCIÓN.</b><br />
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
El área de recarga de una cueva es el área que alimenta su acuífero, bien por infiltración directa (lluvia , nieve), por escorrentía e infiltración subsiguiente o por absorción de cursos superficiales (arroyos, ríos, lagos). Para los espeleólogos es un factor importante, porque, por un lado puede indicar la procedencia de los flujos subterráneos que podemos encontrar dentro de la cueva, y por otro lado es un indicador muy valioso para determinar el desarrollo potencial que puede tener la cueva que estamos explorando.</div>
<div style="text-align: justify;">
Además, si se trata de áreas de recarga grandes nos ayuda a aproximar los máximos de caudal durante las crecidas, muy importante por su aspecto de seguridad. Por ejemplo, no es raro que una tormenta descargue enormes cantidades de lluvia mientras se encuentre invisible detrás de una montaña, resultando en súbitas subidas del nivel de agua por decenas (y hasta cientos) de metros en poco tiempo. </div>
<div style="text-align: justify;">
Sin embargo, la determinación del área de recarga no es tarea fácil, porque no consiste simplemente en delimitar los afloramientos de la formación geológica en donde se ha formado la cueva, sobre un mapa geológico. Hay varios factores que juegan su papel y es importante reconocerlos e intentar averiguar su impacto. Ejemplos de algunos de estos factores son: las barreras tectónicas, múltiples desagües de un solo macizo calcáreo, afloramientos separados, la escorrentía de la lluvia o la presencia de sumideros. Por tanto hace falta ordenar algunas reglas básicas, que intentamos a continuación.</div>
<div style="text-align: justify;">
En uno de los siguientes artículos se aplicarán estas reglas sobre el acuífero del Pozo Azul (Covanera, Burgos), la cueva sumergida más larga del mundo, en un intento de averiguar el potencial de la longitud de este grandioso sistema.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>UNAS REGLAS BÁSICAS.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Existen algunas reglas básicas que pueden ser de gran ayuda para nuestros intentos de establecer los limites del acuífero que alimenta la cueva que estamos explorando:</div>
<div style="text-align: justify;">
1) Los macizos calcáreos drenan hacia sus puntos topográficamente más bajos. Por tanto hay que localizar todas las fuentes importantes, para identificar los diferentes acuíferos.</div>
<div style="text-align: justify;">
2) El gradiente hidráulico es importante porque nos indica la probabilidad de desagüe de una zona particular (y dentro del mismo afloramiento) hacia nuestra cueva o hacia otro lugar.</div>
<div style="text-align: justify;">
3) La presencia de anticlinales, sinclinales y fallas.</div>
<div style="text-align: justify;">
4) Los afloramientos separados por rocas superiores: puede formar parte del mismo acuífero.</div>
<div style="text-align: justify;">
5) Los afloramientos separados por rocas inferiores: NO suele formar parte del mismo acuífero.</div>
<div style="text-align: justify;">
6) Las pendientes superiores pueden alimentar al acuífero por escorrentía; además es posible que ríos y arroyos puedan ser (parcialmente) absorbidos en sumideros.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjOOpMUW_uUsa2ofAj-eUiGCEnsTQhW5LQhF76kmlEPDpP92Dqb37jKVy_RM_dkRTTMGJ-N9k7lghKe9gQnPPesYxtsj7BbGio_tqblm_JVRsWvnaLTlJaUXztgdgbV2cqPMw0_ofEtaw/s1600/Figura+1.png" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="436" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjOOpMUW_uUsa2ofAj-eUiGCEnsTQhW5LQhF76kmlEPDpP92Dqb37jKVy_RM_dkRTTMGJ-N9k7lghKe9gQnPPesYxtsj7BbGio_tqblm_JVRsWvnaLTlJaUXztgdgbV2cqPMw0_ofEtaw/s800/Figura+1.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 1 muestra que el punto más bajo del macizo se encuentra en
A, donde se ha formado el manantial de mayor caudal. La parte de la
derecha del macizo tiene un gradiente hidráulico favorable hace el punto
B, y se ha formado un acuífero de menor caudal.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<b>ALGUNAS NOTAS ACERCA DEL TÉRMINO ACUÍFERO.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La mayoría de las definiciones de acuífero coinciden más o menos con la definición de la Wikipedia: “Un <b>acuífero</b> es aquel estrato o formación geológica permeable que permite la circulación y el almacenamiento del agua subterránea por sus poros o grietas”. </div>
<div style="text-align: justify;">
Bueno, desde el punto de vista como depósito de agua, útil para fines tales como la agricultura, la industria o la alimentación de la población, esta definición está muy bien. Sin embargo, como espeleólogos nos interesa la circulación del agua en relación con la cueva que estamos investigando. Por tanto prefiero usar el termo acuífero en el siguiente sentido: “Acumulación y circulación de agua dentro de un estrato que es drenado por una cueva”. Soy consciente de que en la práctica puede haber algún problema, por ejemplo: imagínese dos grandes cuevas que desagüen hacia lados opuestos de un macizo, normalmente se trata de dos acuíferos. Pero, ¿qué ocurriría si estas están conectadas por unas galerías fósiles y superiores, ya sin significado hidrológico actual, formando de este modo un solo sistema? Entonces se trata de una cueva con dos acuíferos.</div>
<div style="text-align: justify;">
Al lo mejoy manejable. Una consecuencia de esta definición es que en la mayoría de los casos, cada manantial grande y alejado de otros manantiales grandes, tiene<b> su propio acuífero</b>. Digo en <b>la mayoría</b> de los casos, porque a veces un acuífero (una cueva) desagua en dos o más manantiales y además tampoco cuento los manantiales que sólo funcionan en tiempos de crecida.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>LOS ACUÍFEROS SUELEN DESAGUAR CERCA DE SUS PUNTOS TOPOGRÁFICAMENTE MÁS BAJOS.</b>r la definición debe de ser: “Acumulación y circulación de agua dentro de un estrato que es drenado por <b>la parte activa</b> de una cueva”. Donde una cueva puede tener dos o varios partes activas.</div>
<div style="text-align: justify;">
Aunque incluso aquí puedo imaginar algunas objeciones, creo que se trata de una definición bastante práctica </div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
La circulación del agua dentro de un macizo de caliza no es al azar, sino por niveles y estratos favorables, guiada por fisuras (fallas, diaclasas y juntas de estratificación). Sin embargo, todos los acuíferos tienen la tendencia de manar cerca de sus afloramientos topográficamente más bajos. Por tanto, cuando se estudia el área de recarga de un acuífero, hay que buscar estos puntos sobre el mapa geológico. En general se encuentran donde la formación en cuestión es cortada por un valle mayor. </div>
<div style="text-align: justify;">
Es frecuente que un macizo desagüe hacia varios puntos bajos, que no necesariamente deben de tener una altitud similar. Por esta razón hay que tener en cuenta todos los puntos bajos locales, aunque se encuentran a una altitud mayor que el punto bajo principal. Por ejemplo, la figura 1 muestra dos puntos bajos de un macizo: El punto A es el punto más bajo en altura absoluta y por tanto lo llamamos el punto bajo principal. El punto B es un punto bajo local, por ser el punto más bajo de sus alrededores, sin ser el punto más bajo absoluto. El acuífero que mana en A es más grande que el acuífero que mana en B. Ambos puntos bajos se han formado por incisión de los valles.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjOOpMUW_uUsa2ofAj-eUiGCEnsTQhW5LQhF76kmlEPDpP92Dqb37jKVy_RM_dkRTTMGJ-N9k7lghKe9gQnPPesYxtsj7BbGio_tqblm_JVRsWvnaLTlJaUXztgdgbV2cqPMw0_ofEtaw/s1600/Figura+1.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><br /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Del mismo modo que los puntos bajos indican la posición de los manantiales, los limites de los afloramientos situados a una cota topográficamente alta, aseguran la imposibilidad de manantiales principales. Por ejemplo, la figura 2 muestra claramente que el punto A es el único punto posible hacia donde se puede desarrollar el drenaje subterráneo, porque entre los puntos B1 y B2 nunca se podrán formar grandes manantiales, simplemente porque el agua no fluye hacia arriba. Este ejemplo es particularmente aplicable al acuífero del Pozo Azul.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjGUCICV0aKTxCvyeFLpX6ewboTxoBgR7840ATQSCXtIA6Iezuiiqef2AP3GaWktkX94-iQZFEZy5M_lMhm6s5F5uJMX2wWqC0D4dZKa1MdwgnEnIGruwGZrP1rf0zmOeAgpu2fq9_CX8Y/s1600/Figura+2.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="332" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjGUCICV0aKTxCvyeFLpX6ewboTxoBgR7840ATQSCXtIA6Iezuiiqef2AP3GaWktkX94-iQZFEZy5M_lMhm6s5F5uJMX2wWqC0D4dZKa1MdwgnEnIGruwGZrP1rf0zmOeAgpu2fq9_CX8Y/s800/Figura+2.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 2 muestra un ejemplo de drenaje hacia el punto más bajo, a la vez demostrando la imposibilidad de drenaje hacia los límites altos (B1 y B2). Las líneas azules indican las galerías sumergidas (freáticas) y las líneas en violeta las galerías vadosas.</i></div>
<br />
<br />
<b>EL GRADIENTE HIDRÁULICO.</b> <br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
En los artículos que trataron la formación de los protoconductos hemos visto que el gradiente hidráulico es uno de los parámetros principales que determinan su génesis. Recordamos la definición del gradiente hidráulico: la diferencia en altura entre dos puntos, dividido por la diferencia de su distancia horizontal. Por ejemplo: un desnivel de 100 metros sobre una distancia horizontal de 300 metros tiene el mismo gradiente hidráulico que un desnivel de 200 metros sobre una distancia de 600 metros en horizontal. Volviendo a la figura 1, ahora podemos entender que se ha desarrollado un drenaje tanto hacia A como hacia B, además de que la mayor distancia horizontal del drenaje A coincide con su mayor desnivel. Bueno, como consecuencia es lógico que al principio se puedan formar hasta unos cuantos puntos de desagüe.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Lo que pasa es que el punto más bajo absoluto puede formar el desagüe más profundo y que después del colapso del gradiente hidráulico (por el aumento del diámetro de las galerías, ver artículos anteriores) finalmente puede captar muchos de los otros desagües que se han instalado a una altura mayor (figura 3). Sin embargo, esto no ocurrirá siempre porque entre otras cosas:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
1) Si el punto bajo principal se encuentra cerca de la base de la formación, puede que con el tiempo esta base se quedará colgada en la pared del valle, evitando la posibilidad de profundización del manantial. De este modo un desagüe principal puede llegar a ser obsoleto y su drenaje puede ser capturado por otro manantial (figura 4).</div>
<div style="text-align: justify;">
2) Puede que los diferentes desagües estén separados por barreras tectónicas como anticlinales o fallas, cuya importancia además se puede aumentar con el tiempo, por la continua incisión de los valles. Es decir, un anticlinal que antes no tenía importancia con el tiempo se puede convertir en una barrera, modificando los límites de los acuíferos (figura 9).</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi1FS3nk6DVgvtj84IWBCxqAT963SuK_x-P3VmS3sKMpqPuwxU8KN8xPzYXgnOC1tL9qvUP781-2v9wI2nAAqS7EAdX3kmA0Deqvap6wc5o3wiDD9rrtoEf8ShpODXFBJ6ixLdHqvvKmrU/s1600/Figura+3.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="438" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi1FS3nk6DVgvtj84IWBCxqAT963SuK_x-P3VmS3sKMpqPuwxU8KN8xPzYXgnOC1tL9qvUP781-2v9wI2nAAqS7EAdX3kmA0Deqvap6wc5o3wiDD9rrtoEf8ShpODXFBJ6ixLdHqvvKmrU/s800/Figura+3.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 3 muestra la misma situación topográfica y geológica que la figura 1. Sin embargo, con el tiempo y por ventaja de gradiente hidráulico, el manantial A ha captado el caudal del manantial B. El manantial B se ha quedado seco e incluso podría funcionar como sumidero. El trayecto de captura está indicado en verde.</i></div>
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgVjgAjyhKnFV8JYcwYBiosaL_sN2FMmmvM_RRy_KonUO3Yn64YQftcgKfEpP4QeO0fW5aLt5gjbLnNIkMXRyzgmXB6E2Q-U6xa-4wko04rbybN9wWLGpb-5-GXfL6XVlAJkIRXFs3xh1w/s1600/Figura+4.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="436" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgVjgAjyhKnFV8JYcwYBiosaL_sN2FMmmvM_RRy_KonUO3Yn64YQftcgKfEpP4QeO0fW5aLt5gjbLnNIkMXRyzgmXB6E2Q-U6xa-4wko04rbybN9wWLGpb-5-GXfL6XVlAJkIRXFs3xh1w/s800/Figura+4.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 4 muestra la misma situación topográfica y geológica que la figura 1 y 3, con la diferencia que en este caso los valles se han profundizado por la erosión. El manantial A se ha quedado colgado en la pared del valle, mientras que el manantial B se ha profundizado, resultando en el manantial B1. En lugar de la captación del caudal del manantial B por A (como ha ocurrido en la figura 3), el caudal de A es captado por el manantial B1. La línea negra indica la capa freática.</i></div>
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
<b>SINCLINALES Y ANTICLINALES.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Aunque son formas tectónicas bastante conocidas, vamos a resumir sus características elementales. Suponemos 4 formaciones sedimentarias depositadas en una posición horizontal. La formación marrón es la más antigua y la azul la más reciente (figura 5A). Imagínase que por una razón tectónica todo este paquete de estratos se ha deformado, de tal forma que se han formado dos pliegues. El pliegue de la izquierda es un anticlinal y el pliegue de la derecha es un sinclinal (figura 5B). A continuación se ha dibujado la situación topográfica después de que se ha establecido una superficie por la erosión (figura 5C).</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<b>Observación:</b> En el núcleo del anticlinal afloran las rocas más antiguas y en el núcleo del sinclinal afloran las rocas más jóvenes. Esto último es un requisito para ambos:</div>
<div style="text-align: justify;">
<b>Anticlinal: rocas en núcleo más antiguas.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>Sinclinal: rocas en núcleo más modernas.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>ANTIFORM Y SINFORM.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
Si no se tiene en cuenta la edad de las rocas, entonces se puede decir que el pliegue de la izquierda tiene un antiform (forma cóncava) y el pliegue de la derecha un sinform (forma convexo).</div>
<div style="text-align: justify;">
La mayoría de los anticlinales tienen un antiform y la mayoría de los sinclinales un sinform. Sin embargo, un antiform con rocas más jóvenes en el núcleo sigue siendo un sinclinal y un sinform con rocas antiguas en su núcleo es un anticlinal.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh81cCKHCwc3_bTNXFnbcrjaF1XaXsPWgvmqxGTuaLOqxxXXpywKtAYR91_dxO1hcBbir-V5qAZsOEGgM_Le37VWdWh3CuqejGg2oC79Yh6DL6o2jQt5vmR3gwtyaenSTA_dbLzvn8tRlY/s1600/figura+5.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="734" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh81cCKHCwc3_bTNXFnbcrjaF1XaXsPWgvmqxGTuaLOqxxXXpywKtAYR91_dxO1hcBbir-V5qAZsOEGgM_Le37VWdWh3CuqejGg2oC79Yh6DL6o2jQt5vmR3gwtyaenSTA_dbLzvn8tRlY/s800/figura+5.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 5A muestra una secuencia de cuatro formaciones horizontales. En 5B las formaciones se han plegado para formar un anticlinal (a la izquierda) y un sinclinal (a la derecha). Mientras que 5C muestra la situación con el relieve, causado por la erosión. En el núcleo del anticlinal se encuentran los estratos más antiguos, mientras que en el núcleo del sinclinal se encuentran los estratos más jóvenes.</i></div>
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
<b>Nota:</b> Los pliegues tienen muchas más características como: charnela, simetría, eje de pliegue, plano axial, flancos, etc. Se supone que estos términos son más o menos conocidos, sin embargo, en la wikipedia se encuentra más información buscando por el término “plegamiento”. </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>COMO RECONOCER LOS ANTICLINALES Y SINCLINALES EN UN MAPA GEOLÓGICO.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
La figura 6 muestra un mapa geológico, indicando el trazado de un anticlinal (a la izquierda) y un sinclinal (a la derecha), además de una línea de perfil AB. El perfil AB pudiera coincidir fácilmente con la situación mostrada en la figura 5C, confirmando la sucesión de un anticlinal y un sinclinal desde la izquierda hacia la derecha</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjFtoj9S8KKHqTElNmvEJjU9UOjakyD4lykmkLBQ1V6qlnm68bid54Tn4D6EuJb5QevrFh-hFynPnrPDMYMbYEewR3HeckF_POc663eIibETwe_d1vq27t73RBrc3sv-7keIv6knxSkCsg/s1600/figura+6.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="444" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjFtoj9S8KKHqTElNmvEJjU9UOjakyD4lykmkLBQ1V6qlnm68bid54Tn4D6EuJb5QevrFh-hFynPnrPDMYMbYEewR3HeckF_POc663eIibETwe_d1vq27t73RBrc3sv-7keIv6knxSkCsg/s800/figura+6.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 6 muestra el trazado de un anticlinal (a la izquierda) y de un sinclinal (a la derecha) sobre un mapa geológico. El perfil AB coincide con la figura 4C.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces, para encontrar los anticlinales y sinclinales en el mapa geológico hay que buscar en las zonas dónde los limites de las formaciones (o unidades) muestran una fuerte curvatura. Y a continuación hay que determinar si la roca que se encuentra en el núcleo de la curvatura es más antigua o más reciente para saber si se trata de un anticlinal o un sinclinal (la razón es que muchos de los anticlinales y sinclinales pequeños no están identificados en el mapa geológico y los tenemos que determinar nosotros mismos).</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>CUIDADO CON LAS LÍNEAS DE ALTURA.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
Sin embargo, siempre hay que tener en cuenta la topografía del terreno. Por ejemplo, suponemos que las formaciones de la figura 6 se encuentran en una posición horizontal.</div>
<div style="text-align: justify;">
En la figura 7 superior se ha dibujado una situación similar a la figura 6, pero con las curvas de nivel añadidas. Se puede ver que las líneas de altura son paralelas a los límites de las formaciones. La figura 7 inferior muestra el perfil AB, y ¡vaya sorpresa!:Lo que parece un anticlinal resulta ser un valle y lo que parecía un sinclinal es un sobresaliente de un altiplano.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjsRbpJ5qqshEhPWLtOfL6aTUurljD3xFT64rg5nVBlQ0842lozJcXgmXANsDdd1ExtHa11lZAapMN1TX5AAY70az2_xngArMaLhXkbsEt8NXCEx_9u3obMlI-4jWwq9XDjIbEP7_EEU4/s1600/figura+7.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="706" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjjsRbpJ5qqshEhPWLtOfL6aTUurljD3xFT64rg5nVBlQ0842lozJcXgmXANsDdd1ExtHa11lZAapMN1TX5AAY70az2_xngArMaLhXkbsEt8NXCEx_9u3obMlI-4jWwq9XDjIbEP7_EEU4/s800/figura+7.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 7 muestra que hay casos donde la curvatura de los limites de las formaciones nada tiene que ver con anticlinales y sinclinales, porque este efecto también puede ser debido a los niveles topográficos, especialmente si se trata de estratos de baja inclinación.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Es más, lo que puede parecer un sinclinal, en realidad puede ser un anticlinal. Por ejemplo: Un anticlinal cuyos flancos tienen una inclinación inferior a la inclinación de la superficie. Por ejemplo:</div>
<div style="text-align: justify;">
La figura 8A muestra un afloramiento de una formación más moderna, totalmente rodeado por una formación más antigua: ¡Bingo!, esto debe de ser un sinclinal.....¡pues no!</div>
<div style="text-align: justify;">
En este caso se trata de un anticlinal cuyos flancos inclinan menos que la topografía, la formación más joven se ha quedado como un resto elevado en el terreno, probablemente debido a una mayor resistencia a la erosión (figura 8B).</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiX8hnCcG26k-ltqo0kgLrgQ3w55J1xsEbjOnfyEDhtmGwbpweKu8tRjxjKDdJ86s1fe05NgCndScYm3Wy1uFJJg4ndwI_xt1UHfDC4qHTX4xyJ9n-i5bmzy5IhBv7RmCLfPnAIBIsFJ8Y/s1600/Figura+8.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="434" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiX8hnCcG26k-ltqo0kgLrgQ3w55J1xsEbjOnfyEDhtmGwbpweKu8tRjxjKDdJ86s1fe05NgCndScYm3Wy1uFJJg4ndwI_xt1UHfDC4qHTX4xyJ9n-i5bmzy5IhBv7RmCLfPnAIBIsFJ8Y/s800/Figura+8.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 8A muestra una formación más joven (en verde) rodeada por una formación más antigua (marrón) y por tanto parece que se trata de un sinclinal. La figura 8B muestra que en este caso se trata de un anticlinal cuyos flancos se inclinan menos que la pendiente del terreno. El molino indica que se trata de una zona perteneciente al acuífero del Pozo Azul (como sabrán los conocedores de la zona).</i></div>
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
<b>UN ANTICLINAL QUE SE CONVIERTE EN UNA BARRERA TECTÓNICA.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La superficie y los puntos de desagüe de los acuíferos van bajando con el tiempo, debido a la erosión, lo también significa que estructuras que se encuentran en el subsuelo van subiendo con el tiempo (por lo menos en sentido relativo). De este modo es posible que una estructura que inicialmente no implica ningún impedimento para los flujos subterráneos, se transforme en una barrera tectónica modificante. Por ejemplo, un flujo que pasa por encima de un anticlinal (antiform) puede ser separado en dos acuíferos cuando el anticlinal se acerca a la superficie (figura 9).</div>
<div style="text-align: justify;">
Además, como la formación impermeable (en verde) impide la profundización de las galerías más bajas, se provoca un cambio de un régimen freático hacia un régimen vadoso.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>AFLORAMIENTOS SEPARADOS POR ROCAS SUPERIORES.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
En el caso de los afloramientos de una misma formación que en el mapa geológico se encuentran separados por rocas superiores, es posible que estén comunicados, formando un solo acuífero. La figura 10 superior muestra un mapa geológico donde se muestran 3 afloramientos de la formación roja. La figura 10 medio, muestra cómo los 3 afloramientos pueden formar parte de un solo acuífero, están conectados mediante sinclinales y anticlinales. La figura 10 inferior muestra otra posibilidad de conexión.</div>
<div style="text-align: justify;">
En resumen: si los afloramientos están separados por rocas superiores, siempre hay que contar con la posibilidad de que formen parte del mismo acuífero.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcrUfrDnM96mn7AQEwmC_sQfcsadKie9OSKZk0_NvgaSJ_oe0AQqYN-OV54381YsLEdz1FghQwID9mM0nJ3pVvqc_HZCfkxJ7e3G8qWaDs-cz9SkfgxyHRmkkS1G_LISw26JYvbfIj1o8/s1600/figura+9.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="708" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcrUfrDnM96mn7AQEwmC_sQfcsadKie9OSKZk0_NvgaSJ_oe0AQqYN-OV54381YsLEdz1FghQwID9mM0nJ3pVvqc_HZCfkxJ7e3G8qWaDs-cz9SkfgxyHRmkkS1G_LISw26JYvbfIj1o8/s800/figura+9.png" width="800" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 9 superior muestra un acuífero que recoge la precipitación sobre el macizo y parte del caudal de un río situado en B. El sistema mana en A y está instalado por encima de un anticlinal, que hasta este momento ha tenido poca influencia en su desarrollo. Los flujos vadosos están en violeta y los freáticos en azul. La capa freática baja desde B hacia A.</i></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>Figura 9 inferior: La erosión de los valles causa una subida relativa del anticlinal y en este caso tiene como consecuencia la partición del sistema en dos acuíferos: A y B. Además, el acuífero A se ha quedado completamente en régimen vadoso. Estos cambios han ocurrido porque el anticlinal no deja que las galerías inferiores y situadas inmediatamente por encima de roca insoluble(verde) se profundice. En otras palabras, el anticlinal funciona como una barrera tectónica.</i> </div>
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPIIwTlwTguvfS8jQGZqYLnc-53FHDSi8n9FA83_v45CnOuDjZTogtfgQj2YItxui0UXhIineZMR_W6VyBFubqPjfqqqCbp6NL_VllB4_M8OXlrHB1rFLJNLe4kDqLf_mIFA6XIC6b6kk/s1600/figura+10.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="800" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPIIwTlwTguvfS8jQGZqYLnc-53FHDSi8n9FA83_v45CnOuDjZTogtfgQj2YItxui0UXhIineZMR_W6VyBFubqPjfqqqCbp6NL_VllB4_M8OXlrHB1rFLJNLe4kDqLf_mIFA6XIC6b6kk/s800/figura+10.png" width="790" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 10 superior muestra un plano geológico ficticio con 3 formaciones geológicos (en verde, marrón claro y rojo), de la cual la formación roja muestra 3 afloramientos separados. La figura del medio y la inferior muestran 2 ejemplos de cómo los diferentes afloramientos (en rojo) pueden estar conectados por debajo de una formación superior (en marrón claro). En ambos se ha podido desarrollar un sistema hidrológico conectado.</i></div>
<br />
<br />
<b>AFLORAMIENTOS SEPARADOS POR ROCAS INFERIORES.</b><br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
Cuando los afloramientos de una formación están separados por una formación inferior, entonces normalmente no están conectados (figura 11).</div>
<div style="text-align: justify;">
En casos de una severa deformación tectónica es posible que pueda existir una conexión entre los afloramientos. Sin embargo, con la ayuda de los planos y perfiles geológicos, lo normal es que esta posibilidad se puede probar o negar.</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiqOt7_TjUn3SZIPOGX71EpcnDbjheRydyJYdvzTaEmfku_wUgjQop-l6pT7Jrgts7LuPQb_NOndULZkYmxyBo5nvmkur_JDS8ZsTVWa8A5_SwxpcdWfKafgpdd-61FG0pCsMYSEWULP1I/s1600/figura+11.png" imageanchor="1" style="clear: left; float: left; margin-bottom: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="800" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiqOt7_TjUn3SZIPOGX71EpcnDbjheRydyJYdvzTaEmfku_wUgjQop-l6pT7Jrgts7LuPQb_NOndULZkYmxyBo5nvmkur_JDS8ZsTVWa8A5_SwxpcdWfKafgpdd-61FG0pCsMYSEWULP1I/s800/figura+11.png" width="768" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<i>La figura 11 muestra dos afloramientos (en verde) separados por una formación inferior (en roja), mostrando que no forman parte de la misma unidad hidrológica.</i></div>
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
<b>SUMIDEROS Y ESCORRENTÍA.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Es muy frecuente que una (gran) parte del caudal que recorre las galerías subterráneas proviene de cursos de aguas superficiales (arroyos, ríos, lagos, etc.). El agua se mete en los sumideros y a partir de ese momento ayuda en la formación de las cuevas. Por tanto, hay que examinar todos los cursos acuáticos que están en contacto con los afloramientos de la formación en cuestión, con especial atención a los flujos que de repente terminan en el mapa.</div>
<div style="text-align: justify;">
Por otro lado, puede ser importante la escorrentía de las laderas que en su parte superior están compuestas de roca impermeable y en su parte inferior de roca calcárea. La precipitación que se acumula en la parte superior puede ser absorbida en la parte inferior, aumentando el área de recarga. La escorrentía puede formar pequeños arroyos, aunque es frecuente que se filtre hacia la base de la capa del suelo, para moverse entre la roca impermeable y el suelo (es decir, invisible a la superficie).</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b>NOTA FINAL.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Este artículo no es una tesis exhaustiva de todos los elementos que juegan un papel en la determinación del área de recarga de una cueva. Sólo he enumerado unas cuantas situaciones importantes con algunos ejemplos, para visualizar los problemas con los que hay que contar en esta tarea. Espero disponer de tiempo para demostrar estas reglas en la determinación del área de recarga del Pozo Azul (Burgos).</div>
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-33583503706723680262011-06-04T17:07:00.002+02:002016-06-27T18:51:06.740+02:00QUÍMICA ELEMENTAL PARA LA DISOLUCIÓN DE CALCITA (II):<span style="font-family: "georgia" , "times new roman" , serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: center;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><span style="font-size: x-large;">El dióxido de carbono (</span></strong><b style="font-family: 'Times New Roman', serif; line-height: 18.3999996185303px; text-align: start;"><span style="font-size: x-large;">CO<sub>2</sub></span></b><strong><span style="font-size: x-large;">) y el pH del agua.</span></strong></span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: center;">
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: large;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><span style="font-size: 18px;"><b>PRÓLOGO.</b></span></strong>
</span><br />
<div>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></strong></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Este artículo es la continuación del artículo “Química elemental para la disolución de calcita (I): Conocimientos básicos”. Puede ser de interés para el aficionado que quiere saber algo más acerca de la influencia del dióxido de carbono sobre la <b>pH</b> del agua, y finalmente (otro artículo) sobre la disolución de calcita. Soy conciente que para algunos puede parecer muy seco y poco interesante, no sé, igual con un poco de empeño no resulta tan aburrida, suerte.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">También se recomienda de leer este artículo en pdf, porque en este formato las formulas no se cambian. Para hacerlo, pinchar en el título.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div class="MsoNormal">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><span style="font-size: 18px;"><b>INTRODUCCIÓN.</b></span></strong>
</span><br />
<div>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></strong></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En este artículo se explicará como se puede calcular el <b>pH</b>, una medida para la acidez de una solución, de agua que está en contacto con el gas dióxido de carbono. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">El dióxido de carbono <b>(<span style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 18.3999996185303px;">2</sub>)</b> es un gas natural que forma parte del aire que respiramos y cuyo contenido actualmente (octubre 2010) es un 0,039 por ciento. También es denominado como gas carbónico o anhídrido de carbono, aunque estos nombres están cada vez más en desuso. Aunque se trata de un gas traza (gas presente en pequeñas cantidades), su omnipresencia hace que toda agua presente en la atmósfera entre en contacto con el. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Y .....¿Que pasa cuando agua está en contacto con el gas dióxido de carbono? </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La respuesta es que parte del gas se disuelve dentro del agua, donde forma el ácido carbónico <strong>(</strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></b><strong>),</strong> un ácido capaz de disolver caliza. La capacidad de disolución de caliza por agua ácida depende de la cantidad del gas que se haya disuelto en ella.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Además, el contenido de dióxido de carbono en el aire del suelo es mucho más elevado, desde un 0,039% hasta un 20 %, en casos muy especiales, lo que significa que el agua del suelo tiene mucha más capacidad para disolver caliza.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgz2SMP3cAYc6Requm5he2AFouzmrWm5PyIjECoMTPOBEKGoTBPZjLqGBsIqOSvDkd7l_V_9BWhyxN_kr5KEHTfETKqk00VPgVaPV4Sp95iY4Hfn3838dbERYRC8qDWidSISugCgCpjyyE/s1600/Resumen+formulas.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><img border="0" height="1081" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgz2SMP3cAYc6Requm5he2AFouzmrWm5PyIjECoMTPOBEKGoTBPZjLqGBsIqOSvDkd7l_V_9BWhyxN_kr5KEHTfETKqk00VPgVaPV4Sp95iY4Hfn3838dbERYRC8qDWidSISugCgCpjyyE/s1081/Resumen+formulas.png" width="800" /></span></a></div>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La figura 1 muestra las formulas más importantes de este artículo.</span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"></span><br />
<a name='more'></a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><span style="font-size: 18px;"><b>LA DISOLUCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO EN AGUA.</b></span></strong>
</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>LA FORMACIÓN DE ÁCIDO CARBÓNICO.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><em><span style="font-size: 16px;"><b><br /></b></span></em>
El gas dióxido de carbono presente en el aire y en el suelo, puede pasar a la superficie del agua. Una vez en el agua, las moléculas de dióxido de carbono son hidratadas, es decir que se encuentran rodeadas por moléculas de agua, en una relación muy estrecha. Este proceso de hidratación es lento. En formula: </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b><strong>(g) ↔ </strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b><strong> (aq) (1)</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Solo una pequeña fracción (algunas milésimas) del dióxido de carbono hidratado reacciona con el agua, formando el ácido carbónico <strong>(</strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></b><strong>).</strong> En formula:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b><strong>(aq) + </strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>O</b><strong> ↔ </strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></b><strong><span style="font-size: x-small;"> </span>(aq) (2)</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Como es imposible de distinguir entre <b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></b> <strong> </strong>(ácido carbónico) y <b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b>(aq) (dióxido de carbono disuelto o hidratado), se indica todo el conjunto con <b><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">2</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">3</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">*</span></b><strong>,</strong> indicado con un asterisco <strong>(*)</strong>.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Resumen: el <b><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">2</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">3</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">*</span></b> consiste en su mayoría de dióxido de carbono disuelto y una pequeña cantidad de ácido carbónico. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Si juntamos las reacciones (1) y (2) obtenemos la reacción:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b><strong>(g) + </strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H<sub>2</sub>O</b><strong> ↔ </strong><b><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">2</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">3</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">*</span></b><strong> (aq) (3)</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">A partir de ahora solo usamos el (aq) y el (g) para distinguir entre CO2 disuelto y el CO2 gas del aire. La constante de equilibrio:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [</strong><b><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">2</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">3</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">*</span></b><strong> ] [</strong><b><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">2</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sub style="line-height: 15.3333320617676px;">3</sub><span style="font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">*</span></b><strong> ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K</strong><b style="line-height: 18.3999996185303px;"><span style="font-size: x-small;">CO<sub>2</sub></span></b><strong><span style="font-size: x-small;"> </span>= --------------- = -----------------</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[</strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2</sub></b><strong>(g)] P</strong><b style="line-height: 18.3999996185303px;"><span style="font-size: x-small;">CO<sub>2</sub></span></b></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La constante de esta reacción se suele indicar como <strong>K</strong><b style="line-height: 18.3999996185303px;"><span style="font-size: x-small;">CO<sub>2</sub></span></b>(ver tabla 2 por valores de <strong>pK</strong><b style="line-height: 18.3999996185303px;"><span style="font-size: x-small;">CO<sub>2 </sub></span></b>), y <strong>P</strong><b style="line-height: 18.3999996185303px;"><span style="font-size: x-small;">CO<sub>2 </sub></span></b>es la presión parcial del <b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2 </sub></b>en el aire, que es lo mismo que <strong>[</strong><b style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO<sub>2 </sub></b><strong>(g)].</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><br /></strong>
</span><br />
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></strong>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>LOS ACTORES QUE INFLUYEN EN LA CONCENTRACIÓN DEL <strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* .</strong></b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ahora que sabemos que el dióxido de carbono se disuelve en agua formando el ácido carbónico, nos interesa saber de que factores depende su concentración.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En primer lugar la concentración es proporcional con la presión parcial del <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g).</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En segundo lugar depende de la temperatura: cuanto más bajo es la temperatura mayor es la concentración (ver tabla 1).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La tabla 1 muestra la concentración de <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2 </span></strong>disuelto (en mg/L) por una solución en equilibrio, por diferentes presiones parciales y temperaturas. Por ejemplo, la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)]</strong> por una presión parcial de 0,05 y una temperatura de 10 ºC es 117mg/L.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Proporcional quiere decir que existe una relación linear entre los valores. Por ejemplo, compara los siguientes valores de concentración de dióxido de carbono disuelto: 3,36 y 33,6 y 336 (en la columna de 0 ºC) con sus respectivas presiones parciales de 0,001, 0,01 y 0,1. La relación está clara: si uno de los dos aumenta X veces, el otro también.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>COMO CALCULAR LA CONCENTRACIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO DISUELTO.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Un ejemplo:</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Tenemos una solución que está en equilibrio con una presión parcial de <strong>0,0003.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La temperatura es <strong>0 ºC,</strong> y a esta temperatura la <strong>pK = 1,12</strong> (ver tabla 2).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hay que calcular la concentración de <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (aq),</strong> en mg/L.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Solución del problema: </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vamos a describir todo paso por paso.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Empezamos con escribir la ecuación de la reacción:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* (3)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Su constante de equilibrio en formula:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K<span style="font-size: x-small;">CO2 </span> = --------------</strong> entonces: <strong>K<span style="font-size: x-small;">CO2</span> x [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] = [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Cambiamos derecha y izquierda, y cogemos el logaritmo de ambos lados:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = log ( K<span style="font-size: x-small;">CO2</span> x [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] )</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Recuerda que <strong>log (A x B)</strong> = <strong>log A + log B,</strong> entonces:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = log K<span style="font-size: x-small;">CO2</span> + log [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Conocemos el <strong>pK<span style="font-size: x-small;">CO2</span> </strong>y la presión parcial <strong>P<span style="font-size: x-small;">CO2</span>(g)</strong> de la reacción:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>pK<span style="font-size: x-small;">CO2 </span>= 1,12</strong> entonces: <strong>-logK<span style="font-size: x-small;">CO2</span> = 1,12</strong> entonces: <strong>logK<span style="font-size: x-small;">CO2</span> = -1,12</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">P<span style="font-size: x-small;">CO2</span>(g) = [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)] = 0,0003 ó log 0,0003 = -3,52</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Lo que nos da:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* (aq)] = -1,12 – 3,52 = - 4,64</strong> entonces:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = 10 exp -4,64 = 2,29 x 10 exp -5 mol/L</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Recordamos que la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)]</strong> es prácticamente igual a la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ],</strong> por tanto:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)] = 2,29 x 10 exp -5 mol/L</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La masa molar de <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2</span> </strong>es 44 (12 + 16 +16), lo que significa que la masa de 1 mol <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2 </span></strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">son <strong>44 gramos.</strong> Por tanto:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">2,29 x 10 exp -5 mol/L = 44 x 2,29 x 10 exp -5 g/L = 0,00101 g/L = 1,01 mg/L</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La respuesta es que hay 1,01 mg/L <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2</span> </strong>disuelto en la solución.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Comprobando con la tabla 1 indica que nuestra repuesta es....... correcta.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>RESUMEN DEL CÁLCULO.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">El ejemplo anterior se puede reducir al siguiente resumen:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* (3)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K<span style="font-size: x-small;">CO2 </span>= --------------</strong> entonces: </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = K x [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</strong> entonces: </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = logK + log[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] (A)</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Que se puede resolver si se sabe 2 de los 3 variables.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Por tanto podemos calcular:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La concentración de <strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*</strong> si se sabe la <strong>K (o pK )</strong> y la <strong>presión parcial.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La <strong>K</strong> si se sabe la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong> y la <strong>presión parcial.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La <strong>presión parcial</strong> si se sabe la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong> y la <strong>K.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Además la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong> es prácticamente igual a la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La tabla 2 muestra los valores <strong>pK</strong> de varias reacciones, por diferentes temperaturas.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>pK</strong><span style="font-size: x-small;"><strong>CO2</strong> </span>es de la reacción 3: <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* (aq)</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>pK1</strong> es de la reacción 4: <strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>-</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>pK </strong>es de la reacción 5: <strong>CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>-</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 18px;">LA DISOCIACIÓN DE ÁCIDO CARBONICO EN H+ y BICARBONATO.</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">El ácido carbónico es un ácido, lo que quiere decir que se disocia (se separa) en un <strong>H+</strong> y un anión. En este caso se forma el anión bicarbonato <strong>(HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ).</strong> En formula:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ↔ H+ + </strong><b><span style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">H</span><span style="font-size: 16px; line-height: 18.3999996185303px;">CO</span><sup style="line-height: 18.3999996185303px;">3-</sup></b><strong> entonces (4)</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] x [H+ ]</strong></span><br />
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">K<span style="font-size: x-small;">1</span> = -------------------------</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La constante de esta reacción se suele indicar como <strong>K<span style="font-size: x-small;">1</span></strong> y la tabla 2 muestra diferentes valores de <strong>pK<span style="font-size: x-small;">1</span> </strong>según la temperatura.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Usando las ecuaciones 3 y 4 podemos calcular el <strong>pH </strong>de una solución por cualquier presión parcial de dióxido de carbono. Suponiendo que sabemos las constantes de las reacciones (buscar en las tablas).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">UN EJEMPLO.</span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En el artículo “Changes in Rainwater <strong>pH </strong>associated with Increasing Atmospheric Carbon Dioxide after the Industrial Revolution” por Robert A. J. Bogan et al, se menciona una presión parcial del dióxido de carbono de <strong>700 ppm (0,0007).</strong> Según ellos el <strong>pH </strong>correspondiente a 25 ºC es <strong>5,49</strong>. Vamos a ver si podemos llegar a la misma conclusión:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vamos a describirlo con todo detalle.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Primer paso:</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Necesitamos saber la [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ].</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Arriba hemos visto que:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = logK + log[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] (A)</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La tabla 2 muestra que a 25 ºC la <strong>pK = 1,47</strong> entonces: <strong>logK = -1,47</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mientras <strong>log[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] = log 0,0007 = -3,15</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Substituyendo los valores en la ecuación:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = -1,47 –3,15 = -4,62 entonces: [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = 10 exp -4,62 = 2,40 x 10 exp -5 mol/L</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Segundo paso:</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">El ácido carbónico se disocia en <strong>H+</strong> y bicarbonato (ecuación 4):</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- (4)</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aquí podemos ver que la <strong>[H+ ] = [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ].</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La constante de la reacción es:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] x [H+ ]</strong></span><br />
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">K<span style="font-size: x-small;">1</span> = -----------------------</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Donde se puede sustituir <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] por [H+ ]:</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H+ ] x [H+ ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K<span style="font-size: x-small;">1</span> = ------------------</strong> entonces: <strong> [H+ ] x [H+ ] = K<span style="font-size: x-small;">1</span> x [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> entonces:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>log [H+ ] + log [H+ ] = log K<span style="font-size: x-small;">1</span> + log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> entonces:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>2 log [H+ ] = log K<span style="font-size: x-small;">1</span> + log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La tabla 2 muestra que a 25 ºC la <strong>pK1 = 6,35</strong> entonces: <strong>log K<span style="font-size: x-small;">1</span> = -6,35</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mientras que en el primer paso hemos calculado que <strong>log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = -4,62</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Substituyendo los valores en la ecuación:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>2 log [H+ ] = -6,35 –4,62 = -10,97</strong> entonces: <strong>log [H+ ] = -5,49</strong> entonces: <strong>pH = 5,49</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nuestra resultado coincide con el valor calculado por Robert Bogan et al.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>RESUMEN DEL CÁLCULO.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">El ejemplo anterior se puede reducir al siguiente resumen:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En el primer paso se calcula el <strong>log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ]</strong> usando la ecuación:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong><span style="color: red;">log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = logK + log[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</span></strong> (A)</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En el segundo paso se sustituye [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] por [H+ ] en la constante de equilibrio, obteniendo:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [H+ ] x [H+ ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K<span style="font-size: x-small;">1 </span>= ------------------</strong> entonces: <strong> [H+ ] x [H+] =K<span style="font-size: x-small;">1 </span>x [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aplicando el logaritmo a ambos lados:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>2 log [H+ ] = log K<span style="font-size: x-small;">1 </span>+ log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dividir por <strong>–2, (p = -log)</strong> lo que da como resultado final:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">pH = (pK<span style="font-size: x-small;">1</span> + p[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*] ) / 2 (B)</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Donde se sabe <strong>pK</strong><span style="font-size: x-small;"><strong>1</strong> </span>y se ha calculado <strong>log [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 18px;"><b>METODO ALTERNATIVO.</b></span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>INTRODUCCIÓN Y DERIVACIÓN DE FORMULA PARA pH.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Si consideramos las ecuaciones 3 y 4</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO3* (3)</span></strong><br />
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- (4)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Se ve que se puede juntar en una sola ecuación:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>CO2<span style="font-size: x-small;"> </span>(g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>-</strong> cuya constante es: <strong> (5)</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] x [H+ ]</strong> <strong> [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] x [H+ ]</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K = ---------------------- = ----------------------</strong> sabemos que <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g) ] = P</strong><span style="font-size: x-small;"><strong>CO2</strong> </span></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong> [CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g) ]</strong> <strong> P<span style="font-size: x-small;">CO2</span></strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[H+ ] x [H+ ]</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K = ------------------</strong> entonces: <strong>[H+ ] x [H+]</strong> <strong>= K<span style="font-size: x-small;">1 </span>x P<span style="font-size: x-small;">CO2</span></strong> aplicar logaritmo a ambos lados:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>PCO<span style="font-size: x-small;">2</span></strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>2 log [H+ ] = log K + log [CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g)]</strong> entonces:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><span style="color: red;">pH = ( pK + p [CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g)] ) / 2 (C)</span> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Donde <strong>K </strong>se refiere a la constante de la reacción 5.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE ESTA REACCIÓN.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Que puede ser la <strong>pK</strong> de esta reacción? </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Lo que sabemos es:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">[H+ ] = [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] , pH = 5,49 y P<span style="font-size: x-small;">CO2</span> = 0,0007.</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Y con el <strong>pH</strong> se calcula <strong>[H+ ]</strong> : <strong>pH = 5,49</strong> entonces: <strong>[H+ ] = 3,24 x 10 exp -6</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sustituyendo en la formula de la constante:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] x [H+ ]</strong> <strong>3,24 x 10 exp -6 x 3,24 x 10 exp -6</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>K = ---------------------- =</strong> <strong>--------------------------------------------</strong> <strong> =</strong> 1,5 x 10 exp -8 entonces: <strong>pK =7,82</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> <strong>P<span style="font-size: x-small;">CO2</span> </strong> <strong> 0,0007</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>NOTA:</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ya hemos visto que el <strong>pK<span style="font-size: x-small;">CO2</span></strong> de la reacción 3 es 1,47 y el <strong>pK<span style="font-size: x-small;">1</span></strong> de la reacción 4 es 6,35.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Si juntamos ambos <strong>pK : 1,47 + 6,35 = 7,82.</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Se ve que coincide con la <strong>pK</strong> que acabamos de calcular, lo que afirma que este método también es válido.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<em><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 16px;"><b>APLICACIÓN DEL MÉTODO ALTERNATIVO AL MISMO EJEMPLO.</b></span></em><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vamos a calcular otra vez el <strong>pH </strong>para la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g)] = 0,0007</strong> (ejemplo anterior).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">pH = ( pK + p[CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g)] ) / 2 (C)</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">donde la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g)] = 0,0007</strong> entonces <strong> </strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>p[CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g)] = 3,15 </strong>y la <strong>pK = 7,82</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sustituyendo los valores en la ecuación:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>pH = ( 7,82 + 3,15 ) / 2 = 10,97 / 2 = 5,49</strong> lo que coincide.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>NOTA 1</strong>: Está clara que el método alternativo es mucho más rápido, pero en este artículo se trata de explicar como se llega a los resultados, y una vez entendido se puede aplicar las formulas derivadas.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>NOTA 2:</strong> Hemos supuesto que la <strong>[H+ ] = [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ]</strong> porque el <strong>H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*</strong> se disocia en cantidades iguales de <strong>H+</strong> y de bicarbonato. Sin embargo, en un artículo anterior hemos visto la reacción:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strong>2 H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">3</span>O+ + OH-</strong> donde también se forma cierta cantidad de <strong>H+</strong> . Entonces se puede concluir que la <strong>[H+ ]</strong> es mayor de lo que suponemos.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sin embargo, en agua pura el <strong>pH = 7,</strong> y por tanto la <strong>[H+ ] = 1 x 10 exp -7 .</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En una solución ácida, esta concentración es todavía menor (efecto de ión común), mientras que las concentraciones de <strong>H+</strong> debido a la disolución de dióxido de carbono suelen ser (bastante) mayor de <strong>1 x 10 exp -7 </strong>. Por tanto, la <strong>[H+ ]</strong> debido a la asociación de agua es insignificante. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 18px;"><b>VARIACIONES EN NIVEL DE DIÓXIODO DE CARBONO.</b></span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En octubre 2010 el porcentaje de dióxido de carbono en el aire era 0,0339 por ciento. Este porcentaje puede parecer muy pequeño, sin embargo hace unos 100 años solo era aproximadamente 0,03.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Este aumento es debido a la acción del hombre, por un lado por la combustión de carbón, petróleo y gas y por otro lado por la destrucción de bosques y suelos que tienen gran capacidad para fijar el dióxido.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Este artículo no trata de las causas del cambio climático, sin embargo, las fluctuaciones de los niveles de dióxido de carbono han influido directamente en la capacidad de disolución de las aguas de precipitación. Las fluctuaciones de los últimos cientos de miles de años tienen una estrecha relaciones con la edades de hielo.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: 18px;"><b>RESUMEN.</b></span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La caliza es disuelto por agua ácida y la acidez del agua depende normalmente de la presión parcial del dióxido de carbono en el aire, y sobre todo del aire presente en los suelos. El dióxido del aire se disuelve en agua donde se forma el ácido carbónico <strong>(H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*).</strong> La indicación con el asterisco indica que la mayoría de este ácido se encuentra en forma de dióxido de carbono disuelto (hidratado). El ácido carbónico se disocia en <strong>H+</strong> y bicarbonato <strong>(HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ),</strong> según la reacción 4. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Por tanto se trata de las siguientes concentraciones:</span><br />
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)], [H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*], [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] y [H+ ].</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)]</strong> también se puede escribir como:<strong> P</strong><span style="font-size: x-small;"><strong>CO2</strong> </span>(P de presión parcial).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> coincide con el dióxido carbono disuelto<strong> [CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(aq)].</strong> </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En soluciones naturales prácticamente todo el bicarbonato y el H+ provienen de la disociación de ácido carbónico, y por tanto sus concentraciones son prácticamente iguales: <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ] = [H+ ].</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La forma de expresar la acidez de una solución es tomando el logaritmo negativo (-log) de la concentración de <strong>H+</strong> , lo que se indica con corchetes: <strong>[H+ ].</strong> El logaritmo negativo se llama <strong>p,</strong> y por tanto <strong>–log [H+ ] = pH.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Las reacciones principales son:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* (3)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- (4)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">La reacción (3) describe la disolución del gas dióxido de carbono en agua, donde forma ácido de carbono, mientras que la reacción (4) describe la disociación del ácido de carbono en <strong>H+</strong> y bicarbonato. Ambas reacciones se pueden resumir en la reacción (5):</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g) + H<span style="font-size: x-small;">2</span>O ↔ H+ + HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- (5)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Todas las reacciones del sistema dióxido de carbono y agua son reacciones de equilibrio, lo que implica que cada reacción tiene su constante de equilibrio <strong>K.</strong></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Los valores de <strong>K </strong>(o <strong>pK</strong>) para cada reacción y por diferentes temperaturas se pueden encontrar en las tablas.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En los ejemplos se han derivado unas formulas que son muy útiles para todos los cálculos. Estas formulas derivadas son: </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<strong><span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">log[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>* ] = logK + log[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)] (A)</span></strong><br />
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span><br />
<strong><span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">pH = (pK<span style="font-size: x-small;">1</span> + p[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*] ) / 2 (B)</span></strong><br />
<span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span><br />
<strong><span style="color: red; font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">pH = ( pK + p[CO<span style="font-size: x-small;">2</span> (g)] ) / 2 (C)</span></strong><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ahora, suponiendo que las reacciones están en equilibrio y que solo se trata del sistema de dióxido de carbono y agua (sin presencia de otras materias) se puede calcular:</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sabiendo el <strong>pH</strong>, se puede calcular directamente<strong> [H+ ]</strong> y <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ],</strong> además la <strong>p[CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g)]</strong> usando la formula (C) y <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> usando la formula (B).</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sabiendo la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> se puede calcular la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span>(g)],</strong>usando la formula (A), y viceversa, sabiendo la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2</span><span style="font-size: small;">]</span>(g)]</strong> se puede calcular la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*],</strong> usando la misma formula.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sabiendo la <strong>[H<span style="font-size: x-small;">2</span>CO<span style="font-size: x-small;">3</span>*]</strong> se puede calcular el <strong>pH</strong> (y por tanto las<strong> [H+ ]</strong> y <strong>[HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ]</strong> ), usando la formula (B). </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sabiendo la <strong>[CO<span style="font-size: x-small;">2 </span>(g)]</strong> se puede calcular el<strong> pH</strong> (y por tanto las<strong> [H+ ]</strong> y<strong> [HCO<span style="font-size: x-small;">3</span>- ]</strong> ), usando la formula (C). </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">En otras palabras: con solo saber una de las concentraciones se puede calcular las concentraciones de las demás (siempre que se pueden conseguir las constantes por la temperatura y reacción adecuadas).</span>Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-91086090688649674712011-04-26T17:00:00.000+02:002016-06-27T18:51:51.058+02:00QUÍMICA ELEMENTAL PARA LA DISOLUCIÓN DE CALCITA (I).<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: center;">
<span style="font-size: x-large;"><strong>Conocimientos básicos.</strong></span></div>
<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: center;">
<span style="font-size: large;"><strong>Marius van Heiningen.</strong></span></div>
<br />
<br />
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">INTRODUCCIÓN</span></span></b></h3>
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
Los procesos y ecuaciones químicas de la disolución de calcita en agua con cierto contenido de dióxido de carbono <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">(CO<sub>2</sub>
)</span></b><br />
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
Sin embargo, son de altísima importancia para el espeleólogo interesado en la espeleogénesis , porque la formación de cuevas depende en gran medida de la disolución de calcita por aguas meteóricas (provenientes de la precipitación). Por tanto, para poder profundizarse en la química de la espeleogénesis es fundamental saber cómo se calcula, por ejemplo, el pH de aguas naturales o la cantidad de calcita que se disuelve en ella (debido a la presión parcial del gas dióxido de carbono).</div>
<div style="text-align: justify;">
Sin embargo, es imposible entender los procesos y cálculos, sin tener nociones básicas de algunos aspectos elementales como son: una ecuación química, la masa molar, una concentración, el pH (logaritmos), la presión parcial o la constante de equilibrio.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
En este artículo se explica la química básica necesaria para poder entender la información acerca de la disolución de calcita, que será tratado en siguientes artículos. Soy conciente que para mucha gente la química es un “coñazo” (sin ofender a la mitad femenina), y por tanto solo trataré lo absolutamente indispensable.</div>
<div style="text-align: justify;">
A lo mejor soy algo iluso, pero realmente creo que si el lector es capaz de comprender la relación entre el pH, la calcita disuelta y el contenido de dióxido de carbono <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">(CO<sub>2</sub>
)</span></b><br />
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Los conocimientos básicos que aquí serán tratados son:</div>
<ul>
<li>Las ecuaciones químicas</li>
<li>La masa molecular y masa molar</li>
<li>Las concentraciones y la presión parcial</li>
<li>Los logaritmos</li>
<li>El pH</li>
<li>La constante de equilibrio</li>
</ul>
<br />
<div style="text-align: justify;">
El artículo termina con un ejemplo de cómo se puede calcular la concentración de calcita disuelta en agua pura, en mg/L, usando todos los conocimientos elementales adquiridos.</div>
<br />
Como en blogger no se pueden poner subscript y superscript (??), he hecho una figura indicando como se queda en blogger y como debe de ser.<br />
<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg60IoOOGs3T3enIKdhPRoEZm5zW79wgHP0RCZgmq54dV2BTeMctplV2fbZVSPCdbxp3eVi6-7-F6hNW4TOBTtkSK0-wjBJH5soxaQIgn8Zt1epOD2ztJM1f0U1Tm4O72ZzTJ69z5rFoAE/s1600/figura+1.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="1333" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg60IoOOGs3T3enIKdhPRoEZm5zW79wgHP0RCZgmq54dV2BTeMctplV2fbZVSPCdbxp3eVi6-7-F6hNW4TOBTtkSK0-wjBJH5soxaQIgn8Zt1epOD2ztJM1f0U1Tm4O72ZzTJ69z5rFoAE/s1333/figura+1.png" width="800" /></a></div>
<i>La figura 1 muestra como deben de ser las formulas y exponentos mencionados en este artículo.</i><br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<b style="text-align: justify;"><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;"><br /></span></span></b>
<b style="text-align: justify;"><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">LA ECUACION QUÍMICA</span></span></b><br />
<div style="text-align: justify;">
<div class="MsoNormal">
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<br />
<br />
Según la wikipedia: Una <strong>ecuación química</strong> es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan (reactivos ó reactantes) y las sustancias o productos que se obtienen. También nos indican las reacciona con una molécula de sustancia B para formar una molécula de C y otra de D. Esto se puede representar de la siguiente manera:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-size: large;">A + B → C + D</span> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La flecha indica la dirección de la reacción, es decir que apunta hacia los productos que se han formado.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Un ejemplo donde las cantidades de moléculas que reaccionan son desiguales: Una molécula de A reacciona con 3 moléculas de B para formar 2 moléculas de C y otras 2 de D. Esto se puede representar de la siguiente manera:cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción. Las ecuaciones químicas son el modo de representarlas.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Un ejemplo de una reacción química: Cuando 2 substancias A y B (los reactivos o reactantes) reaccionan para formar dos substancias nuevas, C y D (los productos). Es decir que una molécula de sustancia de A </div>
<br />
<span style="font-size: large;">A + 3B → 2C + 2D</span><br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
Los números (coeficientes) indican la cantidad de cada sustancia que participa en la reacción. Si no se pone nada, entonces el coeficiente es 1.</div>
<br />
También existen reacciones del tipo:<br />
<br />
<span style="font-size: large;">A + B → C</span> <br />
<br />
Donde dos sustancias forman juntos una nueva sustancia, o<br />
<br />
<span style="font-size: large;">A → C + D</span><br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
donde de una sola sustancia se forman dos nuevas. Bueno, las posibles combinaciones son múltiples. La forma general es:</div>
<br />
<span style="font-size: large;">aA + bB → cC + dD</span><br />
<br />
<br />
<div style="text-align: justify;">
Además en una ecuación se suele indicar el estado de cada sustancia, por ejemplo: disuelto en agua se indica con <strong><span style="font-size: large;">(aq)</span>,</strong> un sólido con<strong> <span style="font-size: large;">(s)</span>,</strong> un líquido con<strong> <span style="font-size: large;">(l)</span></strong> y un gas con <strong><span style="font-size: large;">(g)</span>.</strong> En este artículo no se indica el estado, salvo en alguna excepción. </div>
<div style="text-align: justify;">
Si las sustancias son iones, átomos o moléculas con carga eléctrica (cationes con carga positiva y aniones con carga negativa), se indican las cargas eléctricas.</div>
<br />
Un ejemplo de una reacción es la disociación de ácido carbónico <strong>(</strong><b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 14pt; line-height: 21.4666652679443px;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></span></b><strong>)</strong> en hidronio <strong>(</strong><b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 14pt; line-height: 21.4666652679443px;">H<sup>+</sup></span></b><strong>)</strong> y bicarbonato (también llamado carbonato ácido) <b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 14pt; line-height: 21.4666652679443px;">HCO<sub>3</sub></span></b><b><sup><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 20pt; line-height: 30.6666641235352px;">-</span></sup></b><b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 14pt; line-height: 21.4666652679443px;"> </span></b>.<br />
<br />
<span style="font-size: large;"><b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ↔ H<sup>+</sup> + HCO<sub>3</sub></span></b><b><sup><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 20.0pt; line-height: 115%;">-</span></sup></b><b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"> </span></b></span><br />
<div class="MsoNormal">
<b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<div class="MsoNormal">
<b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<div class="MsoNormal">
<b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<div class="MsoNormal">
<b><span lang="EN-US" style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
La flecha con dos puntas indica que se trata de una reacción donde también existe una reacción inversa, es decir que algunos productos se pueden juntar para formar reactantes. Al inicio se forman mucho más productos que reactantes, es decir que domina la reacción directa, pero con el aumento de la concentración de los productos, la reacción inversa es cada vez más importante.</div>
<div style="text-align: justify;">
Al final llega un momento en que se forma la misma cantidad de productos que de reactantes, en otras palabras: la velocidad de la reacción directa (hacia la derecha) es igual a la velocidad de la reacción inversa (hacia la izquierda), y a partir de este momento las concentraciones de todas las sustancias (reactantes y productos) son constantes. En algunas reacciones se llega al estado de equilibrio en muy poco tiempo (reacciones rápidas), mientras que en otras puede durar horas o días (reacciones lentas).</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Hay dos reglas importantes:</div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>1) </strong><b>La cantidad de átomos a la izquierda debe ser igual a la cantidad a la derecha.</b> </div>
<div style="text-align: justify;">
Porque no se pueden “perder” átomos en el proceso (ley de conservación de materia).<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>2) </strong><b>La carga total de los iones debe ser igual en ambos lados.</b> </div>
<div style="text-align: justify;">
Lo mismo, no se puede “ganar” o “perder” carga eléctrica (electrones) en el proceso.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Hacemos un control de la reacción mencionada:</div>
<div style="text-align: justify;">
1) A la izquierda tenemos 2H, 1C y 3O, y a la derecha tenemos 2H, 1C y 3O. </div>
<div style="text-align: justify;">
2) A la izquierda no hay carga, y a la derecha 1 positiva y 1 negativa que juntos son cero. </div>
<div style="text-align: justify;">
<b>Ambas reglas se han cumplido.</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La siguiente reacción es la disolución de calcita en una solución ácida. Esta conocida reacción que es tan importante para los espeleólogos. El control da como resultado que tanto las cargas como los átomos a ambos lados son iguales. La flecha indica que se trata de una reacción de equilibrio y la 2 indica que para disolver una molécula de calcita se necesita 2 hidronios. Hay que mencionar que esta reacción representa la situación final de varias reacciones.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: large; line-height: 115%;">CaCO<sub>3</sub>
+ 2 H<sup>+</sup> ↔ H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub> + Ca<sup>2+</sup></span></b><br />
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<strong><br />
</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><br /></em>
<em><br /></em>
<br />
<div class="MsoNormal">
<b></b><br />
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">LA
MASA MOLECULAR RELATIVA Y LA MASA MOLAR</span></span></b></h3>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<br />
<em><br /></em>
<em><b>LA MASA MOLECULAR RELATIVA.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
La <strong>masa molecular relativa</strong> es un número que indica cuántas veces mayor es la masa de una molécula de una sustancia con respecto a la unidad de masa atómica (u). La unidad de masa atómica es una duodécima (1/12 ) parte de la masa de un átomo de carbono-12. La tabla 1 nuestra una aproximación de la <strong>masa molecular relativa</strong> de algunos átomos que para nosotros son relevantes son:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<table border="3" style="width: 350px;">
<tbody>
<tr style="background-color: blue;">
<td align="left">Átomo</td>
<td align="center">Símbolo</td>
<td align="center">Masa Molecular Relativa</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Hidrógena</td>
<td align="center">H</td>
<td align="center">1</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Carbono</td>
<td align="center">C</td>
<td align="center">12</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Oxígeno</td>
<td align="center">O</td>
<td align="center">16</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Magnesio</td>
<td align="center">Mg</td>
<td align="center">24</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Calcio</td>
<td align="center">ca</td>
<td align="center">40</td>
</tr>
</tbody></table>
<b>Tabla 1</b><br />
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La tabla 2 muestra una aproximación de la <strong>masa molecular</strong> expresada en <strong>u</strong>.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<table border="3" style="width: 350px;">
<tbody>
<tr style="background-color: blue;">
<td align="left">Átomo</td>
<td align="center">Símbolo</td>
<td align="center">Masa Molecular</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Hidrógena</td>
<td align="center">H</td>
<td align="center">1u</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Carbono</td>
<td align="center">C</td>
<td align="center">12u</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Oxígeno</td>
<td align="center">O</td>
<td align="center">16u</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Magnesio</td>
<td align="center">Mg</td>
<td align="center">24u</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Calcio</td>
<td align="center">ca</td>
<td align="center">40u</td>
</tr>
</tbody></table>
<b>Tabla 2</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Como ejemplo, la masa de un átomo de calcio es aproximadamente 40 veces mayor a la masa de un átomo de hidrógeno. Su masa molecular relativa es 40 y su masa molecular es 40u.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>LA MASA MOLAR.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
La <strong>masa molecular</strong> es extremadamente pequeña, mucho más pequeña que las cantidades de sustancias que normalmente se usan en la química. Por tanto se ha determinado el número de moléculas que hay en exactamente 32 gramos del gas oxigeno. Resulta que en 32g del gas <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">O<sub>2 </sub></span></b>caben aproximadamente <b>6,022 x <span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">10</span><sup style="font-family: 'Times New Roman', serif; line-height: 15.3333320617676px;">23</sup></b> moléculas, y esta cantidad se llama <strong>mol.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces: La <strong>masa molar (M)</strong> de una sustancia es la masa de 1<strong> mol</strong> de átomos o moléculas de dicha sustancia expresada en gramos. Además esta masa coincide con la masa molecular relativa expresada en gramos. Por ejemplo:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<table border="3" style="width: 350px;">
<tbody>
<tr style="background-color: blue;">
<td align="left">Átomo</td>
<td align="center">Símbolo</td>
<td align="center">Masa Molecular</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Hidrógena</td>
<td align="center">H</td>
<td align="center">1g</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Carbono</td>
<td align="center">C</td>
<td align="center">12g</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Oxígeno</td>
<td align="center">O</td>
<td align="center">16g</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Magnesio</td>
<td align="center">Mg</td>
<td align="center">24g</td>
</tr>
<tr style="background-color: #0099ff;">
<td align="left">Calcio</td>
<td align="center">ca</td>
<td align="center">40g</td>
</tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<b>Tabla 3</b></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces: la masa de 1 mol de magnesio es 24g, y de 3 mol de calcio es 3 x 40 =120g.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
El constante de 6,022 x <span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">10</span><sup style="font-family: 'Times New Roman', serif; line-height: 15.3333320617676px;">23</sup>, también es conocido como el <strong>número de Avogadro</strong>. Porque Amadeo Avogadro propuso por primera vez (1811) que el volumen de un gas es proporcional al número de átomos, o moléculas, independientemente de la naturaleza del gas (para una determinada presión y</div>
temperatura). Es decir que 1 metro cúbico de cualquier gas tiene la misma cantidad de partículas.
<br />
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<strong>Resumen:</strong> 1 mol de moléculas es la cantidad que hace coincidir la <strong>masa molecular relativa</strong> con la<strong> masa molar.</strong> Resulta que esta cantidad es 6,022 x <span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12pt; line-height: 115%;">10</span><sup style="font-family: 'Times New Roman', serif; line-height: 115%;">23</sup>.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br />
<div class="MsoNormal">
<b></b><br />
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">LA CONCENTRACIÓN Y LA PRESIÓN PARCIAL</span></span></b></h3>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>LAS CONCENTRACIONES.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
Decir que el agua del mar tiene una salinidad de 35 g/L, es lo mismo que decir que la concentración de sal es de 35 g/L. Lo que a su vez significa que en 1 litro de agua del mar se hallan 35 gramos de sal disuelta. En las ecuaciones químicas hemos visto que en una reacción química no se describe la masa de las sustancias que reaccionan, sino la <strong>cantidad </strong>de átomos o moléculas. Por ejemplo, una molécula de calcita se disuelve formando un átomo de calcio y una molécula de carbonato.</div>
<div style="text-align: justify;">
Por tanto, en la química se suele usar como medida de concentración el mol/L, y para indicar que se trata de concentraciones se suele usar los corchetes. Por ejemplo, una concentración de 3,4 mmol de carbonato se indica como:<br />
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">[CO<sub>3</sub><sup>2</sup></span></b><b><sup><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 18.0pt; line-height: 115%;">-</span></sup></b><b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">] </span></b><strong>= 3,4 x </strong><b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-3</sup> </span></b><strong>mol/L.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>LA PRESIÓN PARCIAL.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
Cuando se trata de gases, en lugar de concentración se suele usar el término “<strong>presión parcial”.</strong> Por ejemplo, en el aire que respiramos se encuentra un 20 por ciento del gas oxígeno <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">(O<sub>2</sub>) </span></b>y aproximadamente un 0,038 por ciento del gas dióxido de carbono <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 14.0pt; line-height: 115%;">(CO<sub>2</sub>)</span></b><strong>.</strong> Se dice que la presión parcial del oxigeno es 0,2 y la presión parcial del dióxido de carbono es 0,00038.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">UNA EXPLICACIÓN DE LOS
LOGARITMOS</span></span></b></h3>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Recuerdo que cuando me explicaron los logaritmos por primera vez, me parecía algo muy abstracto y difícil de comprender. Sin embargo, como siempre y desde luego, la culpa la tenía mi profesor (ha, ha). Ojalá sea capaz de explicarlo mejor.</div>
<div style="text-align: justify;">
Bueno, antes de saber lo que es un logaritmo hay que saber que los logaritmos trabajan con una base determinada, pero que en nuestro caso solo nos preocupamos de la base 10, por ser la base más común en la ciencia.</div>
<div style="text-align: justify;">
Ahora bien, el logaritmo (con base 10) de un número es el exponente al que hay que elevar el 10 (la base) para obtener este número. Mejor con un ejemplo:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log 1000 = 3</strong> porque?</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Porque <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>3</sup> </span></b><strong>= 1000</strong> ( <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>3</sup> </span></b>= 10 x 10 x10 )</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
En palabras: el logaritmo de 1000 es 3, porque 3 es el exponente al que hay que elevar la base 10 para obtener 1000. Un logaritmo es un exponente, nada más. Un logaritmo puede tener cualquier base, pero solo nos preocupamos de la base 10.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>ESCRIBIR UN NÚMERO COMO EXPONENTE DE 10.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
En la química se trabaja mucho con concentraciones pequeñas, por ejemplo una concentración puede ser tres milésima (0,003) o 22 millonésima (0,000022).</div>
<div style="text-align: justify;">
Especialmente común es expresar una concentración (o presión parcial) en millonésima y se escribe <strong>ppm </strong>(parte por millón). Bueno, en lugar de escribir las concentraciones en decimales, en la química es costumbre de escribirlas como exponentes de 10. A continuación unos ejemplos:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>6</sup></span></b><strong> = 1.000.000</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>3</sup> </span></b><strong>= 1000</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>1</sup></span></b><strong> = 10 </strong><strong>en lugar de 10 exp 1 solo se escribe 10</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>0</sup></span></b><strong> = 1 en lugar de 10 exp 0 solo se escribe 1</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-1</sup></span></b><strong> = 0,1</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-3</sup></span></b><strong> = 0,001</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-6</sup></span></b><strong> = 0,000001 es 1 ppm</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
De este modo <strong>0,000338,</strong> la concentración (presión parcial) actual de dióxido de carbono en el aire, se puede anotar como <strong>3,38x</strong><b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-4</sup></span></b> o <strong>338x</strong><b><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">10<sup>-6</sup></span></b><strong> </strong> = <strong>338 ppm</strong><br />
<strong><br /></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>EL LOGARITMO NEGATIVO.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
El logaritmo de 1 millón es 6, porque 10 elevado al 6 da un millón.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-size: large;"><strong>log 1.000.000 = 6</strong> porque <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>6</sup></span></b><strong> = 1.000.000</strong></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Del mismo modo el logaritmo de 0,000001 = –6, porque 10 elevado al –6 da una millonésima. </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-size: large;"><strong>log 0,000001 = -6</strong> porque <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>-6</sup></span></b><strong> = 0,000001</strong></span><br />
<strong><br /></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>EL LOGARITMO EN GENERAL.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
La formula general de logaritmo es:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b style="font-size: x-large;"><sup><span style="font-family: "times new roman" , serif; line-height: 115%;">a</span></sup><span style="font-family: "times new roman" , serif; line-height: 115%;"> logX = b </span></b>porque<span style="font-size: large;"> <b><span style="font-family: "times new roman" , serif; line-height: 115%;">a<sup>b</sup></span></b><strong> = X</strong></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Un ejemplo:</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<b><sup><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">2</span></sup><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">log 8 = 3 </span></b>porque <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">2<sup>3</sup></span></b><strong> = 8</strong><br />
<strong></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Cuando la base es 10 no se escribe y entonces la formula es:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log X = b </strong>porque <b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 12.0pt; line-height: 115%;">10<sup>b</sup></span></b><strong> = X</strong> o escrito al revés <strong>X = </strong><b><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12pt; line-height: 18.3999996185303px;">10<sup>b</sup></span></b><strong> </strong><br />
<strong><br /></strong>
<strong>Un ejemplo:</strong><br />
<strong><br /></strong>
<strong>log 1000 = 3 </strong>porque <b>10<sup>3</sup> </b><strong>= 1000</strong><br />
<br />
<br />
<strong><br /></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>LA MULTIPLICACIÓN DE LOGARITMOS.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
El logaritmo de (A multiplicado por B) es lo mismo que el <strong>logaritmo de A </strong>más el <strong>logaritmo de B</strong>. En formula:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log (A x B) = log A + log B</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Un ejemplo:</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log 100.000 = 5 porque 105 = 100.000</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log 100 = 2 porque 102 = 100</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>log 1000 = 3 porque 103 = 1000</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Bueno, entonces <strong>log 100.000 = log (100 x 1000) = log100 + log 1000 = 2 + 3 = 5</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">UNA
EXPLICACIÓN DEL pH</span></span></b></h3>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
El <strong>pH</strong> es una medida de la acidez de una solución, midiendo la concentración de iones de hidronio <strong>[H3O+]</strong> presentes. Los corchetes indican concentración o “porcentaje de”. Estos iones de hidronio <strong>(H3O+ )</strong> son muy reactivos y entre otras cosas son capaz de disolver calcita <strong>(CaCO3).</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
Como se forma un ión hidronio? Pues, si cogemos el agua pura como ejemplo, se ha constatado que 2 moléculas de agua <strong>(H2O)</strong> pueden reaccionar transfiriendo un H de una molécula a otra. Por tanto dos moléculas de aguas pueden formar una molécula de hidronio <strong>(H3O+ )</strong> y otra de hidroxilo <strong>(OH- ).</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La reacción en ecuación química:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>2 H2O ↔ H3O+ + OH-</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
El H también puede provenir de muchas otras substancias, por ejemplo el ácido fuerte <strong>HCl</strong> (ácido clorhídrico) disuelto en agua se disocia completamente, donde el <strong>H </strong>es transferido a una molécula de agua formando el <strong>H3O+</strong> y donde el <strong>Cl </strong>forma el anión <strong>Cl-</strong> . </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Pues, en las aguas de precipitación la fuente de <strong>H </strong>más común es el dióxido de carbono, lo que explica su importancia. El dióxido de carbono es el causante principal de la acidez de las aguas de precipitación, es decir las aguas de la lluvia, los arroyos, ríos y lagos y el agua subterránea de origen meteórico.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Trabajando con soluciones de <strong>H3O+</strong> las concentraciones siempre son pequeñas y por tanto el logaritmo es negativo. Sin embargo, a los humanos nos gusta más trabajar con números positivos, y para indicar las concentraciones de <strong>H3O+</strong> se usa la anotación <strong>pH</strong>, inventado por el danés Sorensen. El <strong>p</strong> significa: <strong>-log</strong>. En formula:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>pH = -log[H3O+ ]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Por ejemplo, la concentración de <strong>H3O+</strong> en agua pura a 25 ºC es <strong>0,0000001,</strong> es decir </div>
<div style="text-align: justify;">
1x10 exp -7 . Por tanto su pH es: </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>pH = -log[H3O+ ] = -log 10-7 = - (-7) = 7</strong> El tan famoso pH del agua.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
(<strong>log 10 exp -7</strong> es el exponente al que hay que elevar el 10 para obtener 10-7 , pues claramente el exponente es –7) </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Si una solución es ácida, significa que el pH es menor de 7 (válido para el agua a 25 ºC) y que la concentración de <strong>H3O+</strong> es mayor a 1x10-7 (es decir con un exponente negativo más pequeño). Por ejemplo:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La concentración <strong>1x10 exp -3</strong> (0,001 = 1 milésima) es 1000 veces mayor a </div>
<div style="text-align: justify;">
la concentración <strong>1x10 exp -6</strong> (0,000001 = 1 millonésima)</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong><i>UNOS EJEMPLOS.</i></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Ejemplo 1.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Cuanto es el pH de una solución si la <strong>[H3O+ ] = 3,4x10 exp -4</strong> (concentración de hidronio de 0,0034)?</div>
<div style="text-align: justify;">
Pues:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>pH = -log[H3O+ ] = -log 3,4x10 exp -4 = -(-3,47) = 3,47</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Está claro que el valor de log <strong>3,4x10 exp -4</strong> hay que calcularlo con la calculadora.</div>
<div style="text-align: justify;">
Un pH de 3,47 es menor de 7, y por tanto la solución es ácida.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Ejemplo 2.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Del mismo modo: cuanto es el pH de una solución si la <strong>[H3O+ ] = 7,7x10 exp -6 ?</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>pH = -log[H3O+ ] = -log 7,7x10 exp -6 = - (-5,11) = 5,11</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
control: <strong>10 exp -5,11 = 7,7x10-6</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Ejemplo 3.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Viceversa se puede usar el pH para calcular la concentración de <strong>[H3O+ ].</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
Un ejemplo: Que es la<strong> [H3O+ ]</strong> de una solución de pH = 2,85?</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
pH = 2,85 cambiar el <strong>p </strong>por <strong>–log</strong> y el <strong>H</strong> por <strong>[H3O+ ]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
-log<strong>[H3O+ ]</strong> = 2,85 multiplicar ambos lados por –1.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
log<strong>[H3O+ ]</strong> = -2,85 entonces</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>[H3O+ ] = 10 exp -2,85 = 1,4x10 exp -3 = 0,0014</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Es bastante común de escribir <strong>H+</strong> en lugar de <strong>H3O+</strong> y por tanto la concentración de <strong>H3O+</strong> se puede escribir como <strong>[H3O+ ]</strong> o simplemente como <strong>[H+ ].</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>En resumen:</strong> con el<strong> pH</strong> podemos indicar la acidez de una solución.</div>
<div style="text-align: justify;">
Sabemos calcular el <strong>pH</strong> si conocemos la <strong>[H3O+ ],</strong> usando que <strong>p significa –log.</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
Sabemos calcular la <strong>[H3O+ ]</strong> si conocemos el <strong>pH,</strong> usando la operación aritmética del logaritmo al revés.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO</span></span></b></h3>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Como ya se ha explicado arriba, una reacción ha llegado a su equilibrio cuando la <strong>velocidad</strong> de la reacción directa y inversa son iguales. Esto no implica de ninguna manera que también las <strong>cantidades </strong>de reactantes y productos son iguales. Es más, la concentración de reactantes y productos pocas veces son iguales, siendo lo normal que haya más del uno o del otro.</div>
<div style="text-align: justify;">
De que depende las cantidades finales de reactantes y productos (una vez llegado al equilibrio)? Pues de la reactividad de los componentes. Por ejemplo consideramos la siguiente reacción:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>A + B ↔ C + D</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Al principio solo existen los reactantes A y B. Por tanto, en este momento solo existe la reacción directa (la que forma los productos). A partir de la formación de los primeros productos C y D comienza la reacción inversa (la que forma los reactantes), pero habiendo muy pocos productos solo se pueden formar unos pocos reactantes. Por tanto, la cantidad de productos sigue aumentando.</div>
<div style="text-align: justify;">
Pues bien, puede que los reactantes reaccionan más fácilmente que los productos. Esto significa que cuando las cantidades de reactantes y productos llegan a ser iguales, se sigue formando más productos que reactantes (la reacción directa sigue siendo más importante que la inversa), solo por el hecho de que los productos son formados más rápidamente. Lo que quiere decir que <strong>aunque las cantidades son iguales, la reacción no se encuentra en equilibrio.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
A partir de esta situación la cantidad de productos es cada vez mayor, y por tanto, la cantidad de reactantes menor. Pues, suponemos que la reacción inversa es tres veces más lenta que la directa, lo que significa que para compensar la reacción directa hace falta tres veces más productos que reactantes. También significa que en el equilibrio (con la reacción directa e inversa compensada) hay tres veces más productos que reactantes.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Si comenzamos con una concentración de 1 mol/L (ver arriba) de reactantes y nada de productos, la situación final sería:</div>
<div style="text-align: justify;">
Una concentración de 0,25 mol/L para los reactantes A y B, y una concentración de 0,75 mol/L para los productos C y D. Es decir que la concentración inicial de 1 mol/L se ha repartido de tal manera que la cantidad de productos es 3 veces mayor a la cantidad de reactantes.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
En este punto hay que mencionar que las concentraciones de reactantes y productos en el equilibrios dependen de tres cosas: la temperatura, la presión y el disolvente.</div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>El disolvente</strong> es el líquido en que se disuelven las sustancias, y que en la mayoría de los casos es el agua.</div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>La presión</strong> es en muchos casos la presión atmosférica.</div>
<div style="text-align: justify;">
Por tanto, la variable que más influye en el equilibrio es <strong>la temperatura.</strong><br />
<strong><br /></strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b></b></em><br />
<h3>
<em><b>LA FORMULA DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.</b></em></h3>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
En la química hay un modo tradicional de apuntar el resultado final de una reacción, y esto se hace mediante la constante de equilibrio (constante termodinámica de equilibrio o producto de solubilidad).</div>
<div style="text-align: justify;">
La constante de equilibrio compara las concentraciones de los productos con los reactantes, y por tanto se trata de un cociente.</div>
<div style="text-align: justify;">
La constante de equilibrio es el producto de las concentraciones de los productos dividido por el producto de las concentraciones de los reactantes. En formula:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [C] [D]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = ------------</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [A] [B]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Lo que en nuestro ejemplo sería:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> 0,75 x 0,75 0,5625</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = ---------------- = ----------- = 9</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> 0,25 x 0,25 0, 0625</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Con un constante de equilibrio muy grande, casi todos los reactantes se convierten en productos, mientras si la constante es muy pequeña, se forman muy pocos productos. En otras palabras: una constante grande indica que domina la reacción directa, mientras una constante pequeña indica que domina la reacción inversa.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Si se trata de reacciones algo más complicados, por ejemplo:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>2A + 3B ↔ C + 2D</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces se forma la constante de la siguiente manera: los números que indican la cantidad de cada sustancia (coeficientes) aparecen en la constante de equilibrio como exponentes.</div>
<div style="text-align: justify;">
Si no hay un número entonces se trata del número 1 (que no se escribe).</div>
<div style="text-align: justify;">
La constante de este ejemplo es:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [C] [D]2</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = ----------------</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [A]2 [B]3</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<em><b>LA FORMULA GENERAL DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.</b></em></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
Recordamos que la forma general de una ecuación es:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>aA + bB ↔ cC + dD</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Por tanto, la forma general de la constante de equilibrio es:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [C]c[D]d</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = ----------------</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [A]a [B]b</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Sin embargo, en la constante de equilibrio solo aparecen las concentraciones de las sustancias disueltas <strong>(aq)</strong> y las presiones parciales de los gases<strong>(g),</strong> es decir las concentraciones que suelen variar en la reacción. De las sustancias sólidas y líquidas las concentraciones son tan grandes que casi no cambian y, por tanto, no se apuntan en la constante de equilibrio. </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Con los años se han determinado las constantes de equilibrio de innumerables reacciones químicas y sobre un gran rango de temperaturas. Estos valores se puede encontrar en las tablas.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<h3>
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><span style="color: #ffe599;">UN
EJEMPLO DE LA REALIDAD</span></span></b></h3>
<div class="MsoNormal">
<b><span style="font-family: "times new roman" , "serif"; font-size: 16.0pt; line-height: 115%;"><o:p></o:p></span></b></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
En el siguiente artículo, donde describiré cómo se puede calcular el pH de una solución debido a la presión parcial del dióxido de carbono del aire, vamos a aplicar el manejo de las constantes de equilibrio frecuentemente. Por tanto y para ejercernos un poco, terminamos este apartado con un ejemplo real: vamos a determinar cuantos miligramos de calcita se disuelve en agua pura a 10 ºC (donde NO hay dióxido de carbono disuelto).</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La reacción es la siguiente:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>CaCO3 ↔ Ca2+ + CO32-</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
En palabras: calcita se disocia en calcio y carbonato.</div>
<div style="text-align: justify;">
Las concentraciones son bastante pequeños (ver resultado del cálculo) lo que indica que el equilibrio se encuentra a la izquierda y que la reacción inversa es dominante.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Para el constante de equilibrio a 10 ºC la tabla da el siguiente valor:<strong> pK = 8,41.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Menos mal que sabemos que <strong>p </strong>significa <strong>–log.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Por tanto: </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>pK = -logK = 8,41 </strong>entonces <strong> logK = -8,41 </strong>entonces<strong> K = 10 exp –8,41 </strong>entonces <strong>K = 3,89 x 10 exp -9 </strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Escribimos la constante de la reacción:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> [Ca2+] [CO32- ]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = ---------------------</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong> 1</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Recordamos que los líquidos y los sólidos no aparecen en la constante de equilibrio porque sus concentraciones casi no cambian. Entonces:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>K = 3,89 x 10 exp -9 = [Ca2+] [CO32- ]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
La ecuación de la reacción indica que se forma tanto calcio como carbonato, es decir sus concentraciones son iguales. Por tanto:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>[Ca2+] [CO32- ]</strong> es lo mismo que <strong>[Ca2+][Ca2+]</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>[Ca2+][Ca2+] = 3,89 x 10 exp -9</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Ahora aplicamos la raíz cuadrada a ambos lados:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>[Ca2+] = 6,24 x 10 exp -5</strong> </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Recuerda que las concentraciones son en mol/L .</div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces se ha disuelto <strong>6,24 x 10 exp -5</strong> mol/L. </div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Recuerda que para calcular de mol/L a g/L necesitamos saber la masa de 1 mol de calcita (masa molar).</div>
<div style="text-align: justify;">
1 mol Ca = 40g</div>
<div style="text-align: justify;">
1 mol C = 12g</div>
<div style="text-align: justify;">
3 mol O = 3 x 16 = 48 g</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Por tanto la masa de 1 mol calcita es 100 gramos (<strong>masa molar de calcita = 100g</strong>).</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Entonces <strong>6,24 x 10 exp -5 mol/L. = 100 x 6,24 x 10 exp -5 g/L = 6,24 x 10 exp -3 g/L </strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
1 gramo son 1000 miligramos:</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>6,24 x 10 exp -3 g/L = 6,24 mg/L</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<strong>Resultado final: En cada litro de agua pura solo se disuelve 6,24 mg de calcita.</strong></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Esta cantidad es tan pequeña, que está claro que las cuevas no se han podido formar solamente por la acción del agua pura. Aquí es donde empezamos a descubrir la importancia del dióxido de carbono, pero esto será otro artículo.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com4tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-35271156190354330982011-03-24T23:13:00.001+01:002016-06-27T18:52:50.422+02:00POZO AZUL: EL PORQUE DE SU LOCALIZACIÓN.<div style="text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: center;">
<span style="font-size: large;"><strong>Marius van Heiningen.</strong></span></div>
<br />
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN</strong><br />
<br />
Después de los éxitos del espeleobuceo del verano pasado (2010) que convirtieron al Pozo Azul en la cueva lineal sumergida más larga del mundo, han aparecido numerosas publicaciones en internet. (Ya que) Me ha picado la curiosidad e hice una visita a la zona del Rudrón, en noviembre de 2010, acercándonos al Pozo Azul. Era un día de perros y por tanto no me he fijado en la geología, ni he sacado fotos. Sin embargo, si me he quedado con una imagen muy clara del manantial, motivándome fuertemente para emprender un estudio más en detalle.<br />
Por curiosidad de saber el origen del caudal del Pozo Azul y por determinar la teórica expansión de la cueva, he descargado los mapas geológicos de la zona de la página del IGME. Creo que ya he encontrado unos aspectos muy interesantes acerca de los límites del acuífero, que serán tratados en un próximo artículo.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgt-44EWb2fXJ13wgjPmuS0_ZHtNBJMicTf24EIlYfo8yL93XelUylFQTW2saKMEZDYZiHtFQqP6PNUh_4YfFmntM32kzjeJAhmIsXTA5f0e031Ok0gwhsC6umtXKfD41pyuBnX9l_P3Gw/s1600/Figura+1.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="600" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgt-44EWb2fXJ13wgjPmuS0_ZHtNBJMicTf24EIlYfo8yL93XelUylFQTW2saKMEZDYZiHtFQqP6PNUh_4YfFmntM32kzjeJAhmIsXTA5f0e031Ok0gwhsC6umtXKfD41pyuBnX9l_P3Gw/s800/Figura+1.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 1 muestra el precioso manantial del Pozo Azul. El arroyo sale por la vegetación (esquina derecha inferior), la cual en crecida está completamente tapada. Las calizas compactas que se ve en la foto son del Santoniense Medio-Superior, con una edad de unos 85 millones de años. Foto de uso libre, autor Eltitomac.</em><br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
En este artículo quiero concentrarme en el porque de la localización del manantial Pozo Azul en Covanera, muy lejos de su mayor área de recarga. Prácticamente todo el artículo está basado en los datos obtenidos de los mapas geológicos y en la descripción de las unidades geológicas de la memoria del mapa. Para refrescar mi memoria también he consultado algunas fotos de la zona, muy presente en internet, además de descargar el plano y el alzado de la cueva de 2009 (es decir, sin los últimos éxitos del 2010). Así que, aparte de los propios resultados del estudio, este artículo también sirve para demostrar que un mapa geológico es una herramienta muy poderosa.<br />
<br />
<br />
<strong>EL POZO AZUL EN COVANERA.</strong><br />
<br />
El Pozo Azul es un gran manantial que sale de un pozo de unos 10 metros de profundidad, bordeado por el norte y este por una pared de roca caliza de unos 4 metros de altura, y una pequeña playa en su lado oeste, mientras que el arroyo sale por el sur. El manantial está situado al final de un acogedor barranco de unos 280 metros de longitud, que desemboca justo al norte del pueblo en la orilla derecha del Río Rudrón (ver figura 2). El sitio es de gran belleza que merece una visita, incluso si careciera de su enorme importancia para el mundo del espeleobuceo. El Pozo Azul recibe buceadores procedentes de todo el mundo, y aparte de españoles han venido ingleses, holandeses, alemanes, etc,. Se han grabado algunos documentales que se pueden ver en internet, entre ellos un documental interesante grabado por el EKPP (European Karst Plain Project).<br />
De todos modos quiero subrayar que se trata de un estudio preliminar, a una cierta “distancia”, que habrá que confirmar, rechazar o modificar con un estudio detallado en situ”.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQCS_0KChmWmezsY3t93lQQwWXvZJ0hrXaCYMyrxTXX_CnilT_lpPf89OpmvwG0hbUvN3iKCu6GDHBVuVoe5y78DJTXSddoJGrt_hcNfsfC_0HHCgpt27aP_FyurUoa2tyc3sugJ9ViDc/s1600/Figura+2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="608" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQCS_0KChmWmezsY3t93lQQwWXvZJ0hrXaCYMyrxTXX_CnilT_lpPf89OpmvwG0hbUvN3iKCu6GDHBVuVoe5y78DJTXSddoJGrt_hcNfsfC_0HHCgpt27aP_FyurUoa2tyc3sugJ9ViDc/s800/Figura+2.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 2 muestra el Pozo Azul y el barranco excavado por su arroyo, situado justo al norte del pueblo de Covanera. Foto descargada de sigpac.</em><br />
<br />
El manantial recibe su caudal de alguna parte de la enorme meseta de Masa, situada en el sureste. Lo único conocido hasta ahora, que yo sepa, es que parte del caudal proviene de los alrededores del anticlinal de Huidobre, situado a unos 10 kilómetros hacia el este.<br />
Algunos datos del manantial del Pozo Azul:<br />
Las coordenadas, tomadas de sigpac y en datum ED50, son: <br />
x = 439.953<br />
y = 4.731.990<br />
z = aproximadamente 705 metros.<br />
Como se trata de un objeto de más de 1 metro en diámetro, está claro que las coordenadas pueden variar un poco.<br />
La temperatura del agua es de unos 10 grados, que coincide más o menos con la temperatura media del año. <br />
El caudal medio es de 1000 litros, según wikipedia, aunque sospecho que esto solo es una medida a groso modo. Sabiendo el caudal, la precipitación media anual, la evapotranspiración y la escorrentía, se podría calcular con una buena aproximación la superficie de recarga. Que a su vez se puede comparar con aproximaciones obtenidos por otros medios.<br />
<br />
<br />
<strong>ESTRATIGRAFÍA DE LA ZONA.</strong><br />
<br />
<strong>Introducción.</strong><br />
En el norte de Burgos hay unidades geológicas estructurales llamadas “mesetas”, terrenos llanos y elevados con estratos horizontales o de suave inclinación. Además, su composición suele ser una alternancia de unidades calcáreas (calizas y dolomías) y unidades margosas. Las unidades calcáreas son susceptibles a formar grandes acuíferos, separados por las unidades margosas, que desagüan en los puntos topográficamente más bajos, es decir en los cañones excavados por los grandes ríos.<br />
En el caso del Pozo Azul, se trata de una unidad calcárea del Cretácico Superior, más exactamente del Santoniense Medio-Superior que tiene una edad de unos 85 millones de años. Las aguas se acumulan por infiltración de lluvia y nieve en la enorme meseta de Masa, y desaguan hacia el Río Rudrón en el pueblo de Covanera. Para tener una idea del tamaño de la meseta de Masa, basta realizar un viaje de Burgos hacia Villarcayo por la carretera C-629.<br />
Los datos de las siguientes descripciones se han tomado de la memoria del mapa geológico de Sedano (MAGNA, segunda serie, mapa 135).<br />
<br />
<strong>Unidad del Pozo Azul.</strong><br />
El Pozo Azul mana de los estratos de una unidad calcárea que se ha indicado con el código C24, 3-4 y que data del Santoniense Medio-Superior, es decir de hace unos 85 millones de años. En este artículo la llamamos la unidad del Pozo Azul.<br />
En la memoria se ha descrito como: Un tramo calizo compacto, formado por calcarenitas bioclásticas de tonos beiges rojizos. Se presenta casi siempre muy karstificado, con espesores que varían entre 80 y 150 metros. La unidad tiene una constancia regional.<br />
Una calcarenita bioclástica es un sedimento compuesto de partículas de composición calcárea (calc) y del tamaño de arena (arenita), provenientes de organismos vivos (bio) y que antes de su deposición se ha movido por el agua (clástica). Mirando el mapa geológico y contando con la inclinación de los estratos, se puede deducir que el espesor en los alrededores de Covanera es alrededor de los 140 metros.<br />
<br />
<strong>Unidad Inferior.</strong><br />
La unidad que se encuentra inmediatamente por debajo se ha codificado con C 24, 1-2 y se trata de una serie predominantemente margosa, cuyo espesor oscila entre los 100 y los 200 metros, formadas por margas calcáreas gris-verdosas, nodulosas y brechoides, y margas hojazas gris azuladas y pardo amarillentas (tomado literalmente de la memoria).<br />
Lo que nos interesa es que se trata de una unidad impermeable que hidrológicamente aísla la unidad del Pozo Azul de todas las unidades inferiores.<br />
<br />
<strong>Unidad Superior.</strong><br />
La unidad que se encuentra inmediatamente por encima se ha codificado con C 24, 3 y se trata de un tramo de margas plásticas hojosas con finas pasadas (intercalaciones) de calizas arcillosas de aspecto brechoide. Su espesor oscila entre 50 y 80 metros y tiene una constancia regional (tomado literalmente de la memoria).<br />
Lo que nos interesa es que se trata de una unidad impermeable que hidrológicamente aísla la unidad del Pozo Azul de todas las unidades superiores.<br />
<br />
<br />
<strong>INCLINACIÓN DE LOS ESTRATOS ALREDEDOR DE COVANERA.</strong><br />
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Bueno, ahora sabemos que el agua del Pozo Azul proviene de un acuífero aislado y formado en una caliza compacta, que recibe sus aguas de alguna parte de la meseta de Masa, y que desagüa en el Río Rudrón cerca de la localidad de Covanera.<br />
Ha llegado el momento de mirar un poco la geología de los alrededores inmediatos de Covanera. Saliendo de Covanera por la N-629 (Burgos-Santander) en dirección norte, se puede observar como la unidad de caliza compacta va subiendo, lo que significa que la inclinación de los estratos es (tienen una inclinación) hacia el sur. Además, los estratos a mano izquierda se encuentran visiblemente más elevados que los de la mano derecha, lo que nos enseña que la inclinación también tiene un componente hacia el este. La conclusión es que la inclinación de los estratos es aproximadamente hacia el sureste, por lo menos inmediatamente al norte de Covanera. Comprobando el mapa geológico, estas observaciones son confirmadas (ver figura 3). El mapa muestra que la inclinación de los estratos al este e inmediatamente al sur de Covanera, se han cambiado hacia el sur.<br />
Usando la distancia horizontal y el desnivel entre dos puntos equivalentes, por ejemplo el techo de la unidad, se puede calcular el valor de la inclinación, que en este caso es alrededor de los 10 grados.<br />
En resumen: al norte de Covanera los estratos inclinan unos 10 grados hacia el sureste, mientras que al sur y al este de Covanera la inclinación es de 10 grados o menos y en dirección sur.<br />
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<em>La figura 3 muestra un detalle del mapa geológico en los alrededores de Covanera, el Pozo Azul está indicado. La unidad de Poza Azul está indicada en verde con rayos oblicuos, la unidad inferior en color amarillo y la unidad superior en verde. Mapa descargado de IGME.</em><br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEglAkXvexl_g83AY6MfPdYthrKI9HWzDQVhb6v_yYjmxh59XMpq0e-j2vwMrSVMWgkkrPHz_ZTqHt2Ai1o6vIiIvUL0apzjda6jG2DbOeZ8bIFIBoGQDYFfWwkV3ZrcJX4__oBFV4AYuVI/s1600/Figura+4.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="600" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEglAkXvexl_g83AY6MfPdYthrKI9HWzDQVhb6v_yYjmxh59XMpq0e-j2vwMrSVMWgkkrPHz_ZTqHt2Ai1o6vIiIvUL0apzjda6jG2DbOeZ8bIFIBoGQDYFfWwkV3ZrcJX4__oBFV4AYuVI/s800/Figura+4.jpg" width="800" /></a></div>
<em>Figura 4. Saliendo de Covanera hacia el norte se ve como los estratos van subiendo. La inclinación es de unos 10 grados. Foto descargada de Google Earth.</em><br />
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<strong>DIRECCIÓN DEL ÚLTIMO TRAMO DE DESAGÜE.</strong><br />
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El caudaloso arroyo que sale del Pozo Azul, localmente llamado Arroyo Las Pisas, ha excavado un bonito barranco. La distancia del Pozo Azul hasta el Río Rudrón, medida en línea recta paralela al barranco es de unos 280 metros (medido con sigpac), en dirección noroeste, curiosamente al contrario a la inclinación de los estratos, que es hacia el sureste. Es un hecho que hay que recordar.<br />
Mirando el plano del Pozo Azul, actualizado en 2009 y que muestra los primeros 2 kilómetros de la cueva, se puede observar que se trata de una combinación de tramos cortos en dirección sureste y tramos más largos en dirección este, mirando en sentido cueva adentro (figura 5). Esto hace sospechar que la cueva se ha desarrollado por dos sistemas de fisuras, un sistema con rumbo noroeste-sureste (135º) y otro sistema este-oeste (90º).<br />
La predominancia del sistema este-oeste puede ser debido al hecho que el punto de desagüe (el Pozo Azul) se encuentra al este-noreste del área de recarga.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhVZt-0CVKuY8RNEtl0Qtm2_hO79MGlc2uFmzSwMHw1Y_t33rBR8SvOerNDNxdbj-qCfMc_Bzyw9y_O663ODha8d6wj6EniGhCrxqckL9lNtUChjiwApXqgfgG8DeCu5hRmZexwoEPd1I0/s1600/Figura+5.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="530" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhVZt-0CVKuY8RNEtl0Qtm2_hO79MGlc2uFmzSwMHw1Y_t33rBR8SvOerNDNxdbj-qCfMc_Bzyw9y_O663ODha8d6wj6EniGhCrxqckL9lNtUChjiwApXqgfgG8DeCu5hRmZexwoEPd1I0/s800/Figura+5.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 5 muestra el plano del Pozo Azul, actualizado hasta 2009, con unos 1900 metros topografiados. El plano muestra tramos cortos en dirección 135º y tramos más largos en dirección 90º. Figura bajado de la página web del grupoedelweiss, con el enlace: <a href="http://www.grupoedelweiss.com/index.php?option=com_content&task=view&id=68&Itemid=54">http://www.grupoedelweiss.com/index.php?option=com_content&task=view&id=68&Itemid=54</a></em><br />
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Bueno, en este artículo esto nos concierne menos en este momento. Lo que si nos concierne es que los primeros 150 metros de la cueva también tiene la dirección noroeste-sureste. Además, el alzado muestra que la profundidad de –20 metros es alcanzado en los primeros 100 metros de la cueva (figura 6). Aquí debo de hacer una nota, mirando el alzado es posible que penséis, bueno yo creo que se alcanza esta profundidad ya después de los primeros 50 o 60 metros, sin embargo, se trata de un alzado proyecto en dirección oeste-este, mientras que el tramo de entrada es en dirección sureste. De todos modos, la escala de la topo es de tal forma que no se puede determinar distancias al metro exacto.<br />
Volvemos a lo importante, está claro que los últimos 430 metros del desagüe hasta el Río Rudrón se ha desarrollado en dirección noroeste, es decir en contra de la inclinación.<br />
¿Qué significado tiene esto?<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEggyHugOC2CxppQSjsRm8mVIVkodFcw-w65vVVd4_a2XWNz-ywvzjWlrYEV-w9Onm1rXnVnccmCahEPiJ7ZGcxJt0IAFG_CTStZAfcKHg8W9kgK-G21RqLidLZvnrU1MniFObGqns1z6XU/s1600/Figura+6.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="530" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEggyHugOC2CxppQSjsRm8mVIVkodFcw-w65vVVd4_a2XWNz-ywvzjWlrYEV-w9Onm1rXnVnccmCahEPiJ7ZGcxJt0IAFG_CTStZAfcKHg8W9kgK-G21RqLidLZvnrU1MniFObGqns1z6XU/s800/Figura+6.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 6 muestra el alzado del Pozo Azul, actualizado hasta 2009 y con unos 1900 metros topografiados. El alzado muestra que la profundidad de –20 metros del primer sifón ya se alcanza en los primeros 100 metros. Figura bajado de la página web del grupoedelweiss.</em><br />
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<strong>LA UNIDAD DEL POZO AZUL SIEMPRE HA AFLORADO EN EL MISMO SITIO?</strong><br />
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La localización exacta del Pozo Azul tiene que ver con los siguientes elementos geológicos: una unidad karstificable e hidrológicamente aislada, con un espesor no muy grande (entre 80 y 150 metros), dos sistemas de fisuras (en dirección 90º y en 135º) y una inclinación de alrededor de los 10 grados, hacia el sureste al norte de Covanera y hacia el sur al este y sur de Covanera. Además tenemos el hecho topográfico que los acuíferos suelen desaguar cerca de su punto topográficamente más bajo.<br />
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El Río Rudrón presenta la zona topográficamente más baja de la región, solo superado por el Río Ebro, aunque este se encuentra más al norte. Por tanto, no es de extrañar que una parte importante de las zonas altas desaguan en manantiales cerca del Río Rudrón, y el Pozo Azul es uno de ellos.<br />
Sin embargo, para que el punto más bajo del acuífero de Pozo Azul se encuentre en el valle del Río Rudrón hay una condición importante: los estratos de la unidad del Pozo Azul deben de ser cortados por el cañón encajado del Rudrón, es decir que deben de aflorar en su lecho. Hoy en día esto es claramente el caso, pero: ¿siempre ha sido así?<br />
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El mapa geológico nos muestra que al sur de Covanera, las calizas de la unidad del Pozo Azul no sobrepasan los 800 metros de altitud (hasta unos 100 metros por encima del valle), mientras que un kilómetro al norte de Covanera llegan hasta una altura de unos 900 metros, es decir hasta una altura de unos 200 metros por encima del valle.<br />
Sabemos que los ríos poco a poco excavan su lecho, profundizando con el tiempo. Esto significa que hubo un tiempo en que el fondo del valle tenía 100 metros más de altura, lo que a su vez significa que las rocas de la unidad del Pozo Azul al sur de Covanera no llegaban a la superficie y que sus rocas solo afloraban al norte del pueblo. Por tanto, sus aguas no podían desaguar hacia el sur de Covanera, incluso aunque la dirección general de la cueva era en esta dirección. Vamos a dibujar esquemáticamente un mapa de la situación geológica de ese momento.<br />
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<strong>MAPA GEOLÓGICO ESQUEMÁTICO DE CUANDO HUBO 100 METROS MENOS DE INCISIÓN DEL VALLE DEL RÍO RUDRÓN.</strong><br />
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Como dibujar un mapa geológico para una situación en el pasado, es decir : un paleomapa geológico? Pues, en este caso lo que queremos es un mapa para la situación en que el Río Rudrón todavía no se había encajado sus últimos 100 metros. La topografía era ya bastante parecida a la situación actual, con las alturas de las llanuras solo un poco mayores a las actuales, pero con la gran diferencia de que los valles tenían 100 metros menos de profundidad. Lo que hace que el fondo del Río Rudrón no estaba a unos 700 metros, sino a unos 800 metros.<br />
Por tanto, para reconstruir el paleomapa topográfico cogemos el actual mapa topográfico y sumamos 100 metros a todas las alturas de los valles (fondo y laderas) y solo un poco a las cumbres llanas.<br />
Sin embargo, las posiciones de las unidades geológicas están fijas. Si el techo de una unidad se encuentra a 750 metros, también se encontraba a 750 metros en el pasado (si no hay levantamientos tectónicos en este periodo). Por tanto dibujamos los limites de las unidades en el mapa de la paleotopografía (la topografía antigua), manteniendo las altitudes actuales.<br />
Por ejemplo, donde el techo de la unidad Pozo Azul se encuentra a 850 metros (unos 150 metros sobre el valle), entonces se encontraba a los mismos 850 metros, pero solo <br />
unos 50 metros sobre el fondo del valle. Y donde el techo se encuentra a 750 metros (unos 50 metros sobre el valle), entonces se encontraba a 50 metros por debajo del fondo del valle y por tanto no afloraba (sus rocas no llegaban a la superficie).<br />
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El resultado se muestra en la figura 7. La unidad del Pozo Azul está indicada con rayas horizontales, la unidad inferior con rayas verticales y las unidades superiores con rayas oblicuas. También se han dibujado los primeros 1900 metros de la cueva indicando S1, la burbuja y parte de S2. El final de los primeros 150 metros de la cueva, el tramo en dirección 135 grados, se ha indicado con un punto morado.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgm6BbGuEj0yBbieiXT_EyczPo3YiI2QwNfE83ocnEKFXNTmhY9H8X_EikUozD9Jk7JJ1epAW42mtnWSZ78prdOYW30SWNRqc4PKu-MQ0QmzT_jCvBPbyAP860x96alF4o_6F1kpaYbmAM/s1600/Figura+7.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="442" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgm6BbGuEj0yBbieiXT_EyczPo3YiI2QwNfE83ocnEKFXNTmhY9H8X_EikUozD9Jk7JJ1epAW42mtnWSZ78prdOYW30SWNRqc4PKu-MQ0QmzT_jCvBPbyAP860x96alF4o_6F1kpaYbmAM/s800/Figura+7.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 7 muestra una aproximación del mapa geológico en el pasado, cuando el Río Rudrón se había encajado unos 100 metros menos que en la actualidad.</em><br />
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Importante es el hecho que el afloramiento de la unidad del Pozo Azul más cercano y topográficamente más bajo, estaba a aproximadamente 700 metros al noroeste del punto morado (flecha morada en la figura 8).<br />
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<strong>DESARROLLO FINAL (HIDROLÓGICAMENTE) EN DIRECCIÓN NOROESTE.</strong><br />
<br />
El desarrollo general de la cueva en dirección oeste u oeste-noroeste, utilizando principalmente los sistemas de fisuras este-oeste se veía interrumpido desde el punto morado (flecha roja en la figura 8), porque desde este punto hacia el oeste no afloraba la unidad del Pozo Azul, y por tanto no se podía formar un punto de desagüe. Desde el punto morado, el punto más bajo hacia donde desaguar estaba en el noroeste, en el valle del Rudrón. Por tanto, desde aquí se ha aprovechado el sistema de fisuras sureste-noroeste (135º). No es coincidencia que los primeros 150 metros de la cueva, los 280 metros del barranco y el tramo correspondiente del Río Rudrón tengan todos está dirección. En la figura 8 esta dirección se ha indicado con una flecha morada. Hidrológicamente esto coincide con el último tramo de la cueva.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgG2WENxFFtgW_kgB9Q3AsplB4hmxqt_AAQtR-riB2tGcmMSTooLzPFODZ0tjWpDdCPS3d8kpXPmTmPaz0BQZWjNuK9Bdh2KkHu1Lvews7fnfy89b40DZ1RE3rzwhBOY7WHpVbNRfRegw/s1600/Figura+8+final.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="444" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgG2WENxFFtgW_kgB9Q3AsplB4hmxqt_AAQtR-riB2tGcmMSTooLzPFODZ0tjWpDdCPS3d8kpXPmTmPaz0BQZWjNuK9Bdh2KkHu1Lvews7fnfy89b40DZ1RE3rzwhBOY7WHpVbNRfRegw/s800/Figura+8+final.jpg" width="800" /></a></div>
<em>La figura 8 muestra que el desarrollo general de la cueva en dirección este no podía seguir por falta de afloramiento de la roca que compone el acuífero. El punto más cercano y topográficamente más bajo para poder manar estaba hacia el noroeste, en el fondo del valle del Rudrón.</em><br />
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No hay que olvidar que el estado de gestión de una cueva, es decir el ensanchamiento de las fisuras estrechas hasta protoconductos (conductos con un diámetro de alrededor 1 centímetro), a menudo es lo que más tarda. Especialmente si se trata de distancias elevadas, como aquí es el caso. Por tanto es muy probable que la continua incisión del Río Rudrón había avanzado tanto que la unidad del Pozo Azul ya afloraba en la orilla del río, donde actualmente desemboca el barranco del arroyo del Pozo Azul, cuando la cueva finalmente comenzó a formarse de verdad. <br />
El techo de la unidad Pozo Azul en la desembocadura del arroyo, se encuentra a una altura de unos 70 metros por encima del valle. Esto se ha deducido de dos maneras: primero por el techo de la unidad dibujado en el mapa geológico (aunque a una escala muy imprecisa), y segundo porque donde el manantial hay probablemente menos de 20 metros de caliza compacta, esto en combinación con 280 metros de distancia y una inclinación de 10º de los estratos, da como resultado unos 70 metros en total. Además el famoso pilar de caliza compacta que se ve en tantas fotos de Covanera está muy cerca de este lugar y si tiene cierta altura. Bueno, parece que el techo de la unidad en la embocadura del barranco se encuentra a 770 metros.<br />
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<strong>RETROCESO DEL MANANTIAL Y EL DESARROLLO DEL BARRANCO DEL ARROYO LAS PISAS.</strong> <br />
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Cuando el Río Rudrón se había encajado hasta una altura de unos 770 metros, la cueva manaba en la orilla del río, justo por debajo del techo de la unidad del Pozo Azul. Esta situación se refleja en la figura 9. Nota que en las figuras 9, 10 y 11 no se ha dibujado el tamaño de la cueva a escala. Sin embargo, se supone que el diámetro va en aumento con el paso del tiempo.<br />
Él Rudrón seguía encajándose, y en cierto momento llegó a una altura de unos 725 metros. Esta situación se ha reflejado en la figura 10 donde se ve como el manantial se ha retrocedido y que el arroyo que sale de ella ya ha excavado una parte del barranco.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOPjFwHTHlpCEveX0LxWLKgd70bHKLpHbXhoK-I6NO8BNOcRHj0zHjzZi7xYU1rjuW7SlN_O3Sla-osoFtvcIgNTHfwFqBj76ZIhC_1UxOEoXdj4FV10n3vOtUBDd_tietMW0AWKgZRIs/s1600/Figura+9PNG.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="442" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOPjFwHTHlpCEveX0LxWLKgd70bHKLpHbXhoK-I6NO8BNOcRHj0zHjzZi7xYU1rjuW7SlN_O3Sla-osoFtvcIgNTHfwFqBj76ZIhC_1UxOEoXdj4FV10n3vOtUBDd_tietMW0AWKgZRIs/s800/Figura+9PNG.png" width="800" /></a></div>
<em>La figura 9 muestra el momento en que la incisión del Rudrón llegó al techo de la unidad Pozo Azul.</em><br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIAvXvz9nDZIaLtJLyllxRwvjarATtb70gmtowBBgwHsxAjMtO_IoLpBiY93mVI90uPErU6rLgm4NgO86mNDv26ldDJCa4awc6LMfJAyoFnWMRRxODZbEk64jIcSif7Cym4njvPTwuQ54/s1600/Figura+10PNG.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="442" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgIAvXvz9nDZIaLtJLyllxRwvjarATtb70gmtowBBgwHsxAjMtO_IoLpBiY93mVI90uPErU6rLgm4NgO86mNDv26ldDJCa4awc6LMfJAyoFnWMRRxODZbEk64jIcSif7Cym4njvPTwuQ54/s800/Figura+10PNG.png" width="800" /></a></div>
<em>La figura 10 muestra un momento intermedio. El Rudrón se ha encajado algo más y el manantial se ha retrocedido y ha bajado en altura, siguiendo la incisión del Río Rudrón. Ya se ha formado parte del barranco de acceso. Para indicar el alzado (perfil) se ha usado colores fuertes (amarillo, naranja y verde), y para intentar dibujar el barranco en perspectiva se ha usado colores suaves.</em><br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj7YEgSaDaOReQ6Tb8fWXz727MDIaA1zYt-gTblCuzSvk8ueMfwnMpktI_Ylsapoc4g6huHaO7j7UgbVuW6GciZO5-OajWEQxgoDpTCChVNPijKaT55fBMTozJ0878EAoMtC3VsXQGKGZc/s1600/Figura+11+PNG.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="442" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj7YEgSaDaOReQ6Tb8fWXz727MDIaA1zYt-gTblCuzSvk8ueMfwnMpktI_Ylsapoc4g6huHaO7j7UgbVuW6GciZO5-OajWEQxgoDpTCChVNPijKaT55fBMTozJ0878EAoMtC3VsXQGKGZc/s800/Figura+11+PNG.png" width="800" /></a></div>
<em>La figura 11 muestra la situación actual. El manantial se ha retrocedido unos 280 metros hacia atrás y ha bajado unos 65 metros en altura.</em><br />
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En la actualidad el lecho del Rudrón se encuentra un poco por debajo de los 700 metros, mientras que el manantial se ha retrocedido unos 280 metros. También se ha formado una roca muy característica que se llama el Gran Pedrusco (figura 11).<br />
Las edades que deben de acompañar cada situación no se puede sacar de ningún mapa. La incisión de un cañón depende de muchos variables, para mencionar solo unos pocos: el nivel de base del rió Ebro y su velocidad de incisión, la velocidad de levantamiento de la zona (si la hay), resistencia de la propia roca, etc. Además, el encajamiento tiene mucho que ver con acontecimientos geológicos en una zona, como por ejemplo la apertura de la cuenca del Duero hacia el Atlántico (aunque aquí se trata del Ebro).<br />
Esto no significa que el estudio no tenga valor, porque: primero con datos adicionales debería ser posible dar unas dataciones bastante exactas, por ejemplo mediante un estudio de las terrazas aluviales depositadas en el cañón del Rudrón, y segundo, se puede dar una idea global: una incisión de un cañón de 70 metros se puede hacer en menos de un millón de años o incluso en medio millón de años, como ha pasado por ejemplo con el Río Esla en León.<br />
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<strong>ES POSIBLE QUE ANTIGUAMENTE LA CUEVA MANABA EN OTRO LUGAR?</strong><br />
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Por lo que he entendido de las descripciones, parece que el tamaño de la cueva a partir de “La Burbuja” es considerablemente mayor (en sentido hacia dentro). Si es así una posible explicación pudiera ser la siguiente:<br />
Cogemos el comienzo del segundo sifón (S2) como punto de partida. No hay que olvidar que en sentido hidrológico este punto es el final del segundo sifón. <br />
Puede que el antiguo desagüe no fuera hacia el oeste (por La Burbuja y el primer sifón, como es actualmente el caso), sino hacia el noroeste, usando el sistema de fallas de rumbo 135 grados (ver flecha verde en la figura 8)<br />
La razón pudiera haber sido el hecho de que el techo de la unidad del Pozo Azul en esta dirección se encuentra topográficamente más alto (ver figura 3 y la figura 7), y por tanto, debido a la incisión del Río Rudrón, había llegado a aflorar mucho antes que en la cercanía del actual Pozo Azul. El supuesto antiguo manantial del Pozo Azul debiera de estar en la zona alrededor de la punta de la flecha verde.<br />
Sin embargo, esta dirección de desagüe no podía durar para siempre, porque la continua incisión del Rudrón ha causado:<br />
1) Que el supuesto antiguo manantial del Pozo Azul se hubiera quedado colgado en la pared del valle del Rudrón, porque ni siquiera la base de la unidad afloraba ya en el fondo del valle, y que por tanto ha sido abandonado. Además parece que la cueva está más orientada hacia el techo de la unidad que hacia la base (razones estratigráficas??), lo que puede haber causado un abandono del manantial, incluso aunque la base de la unidad afloraba todavía en el fondo del valle.<br />
2) Que los afloramientos de la unidad del Pozo Azul se acercaban cada vez más a Covanera, originando una vía hidráulicamente preferible. Estableciendo el trayecto actual, usando preferentemente el sistema de fallas este-oeste (rumbo 90 grados).<br />
<br />
Esto pudiera explicar la diferencia en tamaño antes y después del comienzo del segundo sifón. El tramo de entrada hasta el segundo sifón (primer sifón y La Burbuja) puede ser de mucho menos edad que el resto de la cueva, y por tanto de un tamaño más reducido. A lo mejor existe alguna galería lateral al principio del segundo sifón, no necesariamente de gran tamaño, que pudiera haber sido el acceso hacia el supuesto antiguo manantial.<br />
<br />
Puede que en lugar de un solo supuesto antiguo manantial ha habido varios, y que cada uno ha funcionado por poco tiempo. Estarían situados en la ladera del Rudrón desde Covanera hacia el norte. No sé si se han encontrado cuevas que se puedan interpretar como antiguos manantiales, pero merece la pena una prospección.<br />
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<strong>NOTA FINAL:</strong> Quiero recordar que todo el artículo está escrito basado en material adquirido por internet y que aparte de una visita relámpago, no he estudiado el terreno en situ. Por un lado muestra lo que se puede hacer con un mapa geológico y por otro lado es muy probable que de haber pisado la zona, algunas cosas las hubiera descrito de otra manera.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://picasaweb.google.com/104153017011139639625/ESPELEOGNESISFormacionDeGalerias?authkey=Gv1sRgCNbUna7ggOTJdA#5328627167585329586" target="_blank"><img border="0" height="171" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjTfp2rBziROm26MnNNGF5LWAV1sIiH7qkWbbQelWpSG2gNtZcKDkG7de39v0f17GJxz7Vj98f7Qn7AIAbEAHcJyY64US1ksw5S_cuBafNUnBZDBP8XfC-KCTies0VZEHp-glbjGeGUR3M/s1600/Figura+6.jpg" width="320" /></a></div>
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-28582733356724550442011-02-27T20:47:00.009+01:002016-06-27T18:54:28.428+02:00HIDRODINÁMICA ELEMENTAL PARA ESPELEÓLOGOS (I)<br />
<div align="center">
<strong><span style="font-size: 180%;">Características del flujo laminar y turbulento y el número de Reynolds (Re).</span></strong><br />
<br />
<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong><br />
<br />
<br /></div>
<div align="justify">
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
Al leer el título de este artículo una reacción lógica de muchos lectores puede ser: ”Bueno, si a mi me gusta visitar cuevas, para que necesito saber algo de hidrodinámica”? Sin embargo, no hay que olvidar que las cuevas se forman principalmente debido a la disolución de la roca por los flujos de agua y que el comportamiento de estos flujos influye en gran medida, tanto en la formación de las galerías individuales, como en el conjunto de conductos que componen el sistema hidrológico.<br />
Repasaré algunos elementos básicos de flujos, intentando aburrir lo menos posible al lector y explicando en que parte de la espeleogénesis son importantes.<br />
Este primer artículo tratará dos tipos de flujo de un líquido: el flujo laminar y el flujo turbulento, además se explica la manera de distinguirlos, mediante el número de Reynolds.<br />
<br />
<em>PEQUEÑA ADVERTENCIA.</em>Me gusta describir las derivaciones y diferentes pasos para conseguir las formulas con bastante detalle. Es cierto que para algunos lectores no hace falta una descripción tan exhaustiva. Sin embargo, no todos tenemos el mismo nivel de educación en asignaturas como la física o las matemáticas y por tanto prefiero ir paso a paso.<br />
A menudo se describe una formula tanto en símbolos como en palabras, porque al ponerla en el blog las formulas se suelen “mutilar”. Espero que la combinación de “formula mutilada” y descripción sea suficiente para poder entenderlo.<br />
<br />
<br />
<strong>UN POCO DE HISTORIA.</strong><br />
Ya entre 1842 y 1845, Sir George Gabriel Stokes (que además en 1851 derivó la Ley de Stokes, usada para determinar la velocidad de caída de una partícula en un fluido) publicó los primeros artículos acerca de la dinámica de los fluidos, tratando aspectos de su movimiento y fricción. Stokes ya se daba cuenta de la importancia en la relación entre las fuerzas de inercia y las de viscosidad. Sin embargo, no fue hasta 1883 cuando Osborne Reynolds lo popularizó con el conocido Número de Reynolds, que compara directamente la importancia de ambas fuerzas.<br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<strong>LAS FUERZAS QUE TRABAJAN SOBRE UNA UNIDAD DE AGUA.</strong><br />
Visto desde el punto de vista de un flujo se puede determinar básicamente dos tipos de fuerzas: Las fuerzas de inercia y las fuerzas de fricción. ¿De que estoy hablando?<br />
<br />
<strong>Las fuerzas de inercia:</strong> Imagínate una unidad de agua que se mueve en una cierta dirección dentro de un tubo. Ahora, si el tubo hace una curva, esta unidad de agua tiende a seguir recto. Además, puede que la unidad esté rotando (girando). Así pues, la tendencia de seguir recto y seguir rotando se llama inercia, y cuanto mayor es la densidad (masa) y la velocidad de esta unidad, mayor es su inercia y más cuesta cambiar su trayectoria o rotación. Hay que mencionar que en trayectos rectos también hay inercia debido a la rotación.<br />
<br />
En formula: <strong>F = ρ * v2 / L</strong>En palabras: Las fuerzas de inercia <strong>(F)</strong> son igual a la densidad <strong>(ρ)</strong> multiplicado con el cuadrado de la velocidad media del flujo <strong>(v), </strong>dividido por una longitud característica <strong>(L).</strong><br />
<br />
<strong>Fuerzas de fricción:</strong> Cuando una unidad de agua intenta seguir recto (ya dentro de la curva), va a rozar (fricción) con otras unidades vecinas y las intentará empujar hacia un lado. La resistencia que oponen estas unidades vecinas se llama fricción. Si esta unidad realmente es capaz de desviar su trayectoria, desplazando unidades vecinas, entonces su inercia ha “vencido” a la fricción. Cuando hablamos de fuerzas de fricción dentro de líquidos, se suele hablar de fuerzas viscosas.<br />
<br />
En formula: <strong>F = μ * v / L2</strong><br />
En palabras: Las fuerzas viscosas <strong>(F)</strong> son igual a la viscosidad dinámica <strong>(μ)</strong> multiplicado por la velocidad media <strong>(v),</strong> dividido por el cuadrado de la longitud característica <strong>(L).</strong><br />
<br />
<br />
<strong>EL NÚMERO DE REYNOLDS.</strong><br />
Arriba se ha descrito que el movimiento de una unidad de agua dentro de un flujo depende de la relación que existe entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas.<br />
En realidad, una comparación numérica entre dos fuerzas no es otra cosa que el cociente resultante de la división de ambas, y el primero en describir esta relación fue Osborne Reynolds (1842-1912). Por tanto, y en su honor, este cociente se llama el Número de Reynolds <strong>(Re).</strong><br />
<br />
Entonces tenemos: <strong>Re = fuerzas de inercia / fuerzas viscosas</strong><br />
<br />
En palabras: El número de Reynolds es el cociente de las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas.<br />
<br />
Ya conocemos las formulas de ambas fuerzas, lo que nos da:<br />
<br />
<strong>Re = ρ * v2 / L</strong> dividido por <strong>μ * v / L2</strong><br />
Recordamos que dividir es multiplicar con el inverso, lo que nos da:<br />
<br />
<strong>Re = ρ * v2 / L</strong> multiplicado por <strong>L2 / μ * v</strong><br />
Simplificado (rayando una <strong>v</strong> y una <strong>L</strong>) nos da:<br />
<br />
<strong>Re = ρ * v * L / μ</strong><br />
En el caso de tuberías (protoconductos), la longitud característica <strong>L</strong> es igual al diámetro <strong>D </strong>del tubo.<br />
Lo que finalmente nos da la formula del Número de Reynolds:<br />
<br />
<strong>Re = ρ * v * D / μ</strong><br />
Donde:<br />
<strong>ρ = la densidad del fluido</strong> en <strong>kg/m³</strong><br />
<strong>v = la velocidad media del flujo</strong> en <strong>m/s</strong><br />
<strong>D = el diámetro (interior) del tubo</strong> en <strong>m </strong><br />
<strong>μ = la viscosidad dinámica del fluido</strong> en <strong>Pa·s o N·s/m² o kg/(m·s)</strong><br />
La densidad <strong>(ρ)</strong> y la viscosidad <strong>(μ)</strong> son características del líquido, en nuestro caso el agua, que son constantes por una temperatura y presión. Por tanto, para una cierta temperatura (en España entre 0 y 20 grados) y presión (la presión atmosférica o algo más) el Número de Reynolds solo depende de la velocidad media del flujo y del diámetro del tubo, ambas unidades que se pueden medir.<br />
<br />
Ya que hemos visto que la trayectoria de una unidad de agua depende de la interacción de las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas. El resultado de esta “lucha” puede ser:<br />
<br />
“<strong>Ganan” las fuerzas viscosas</strong>: la unidad de agua no es capaz de empujar y de desviar a sus unidades vecinas. La resistencia viscosa “obliga” a la unidad de mantener su posición relativa a sus vecinos y evita su rotación. Tampoco no puede adelantar o ser adelantado por las unidades que se encuentran en la misma “línea de corriente”.<br />
Un flujo con estas características se llama: Flujo Laminar.<br />
<br />
“<strong>Ganan” las fuerzas de inercia</strong>: la fricción no puede mantener a la unidad en su “línea de corriente” y como consecuencia esta unidad mueve de una manera errática por el flujo, chocando con otras unidades y ganando o perdiendo velocidad y rotación<br />
Un flujo con estas características se llama: Flujo Turbulento.<br />
<br />
<br />
<strong>DOS TIPOS DE FLUJOS.</strong><br />
Ya hemos visto que se puede distinguir dos tipos de flujo, con características muy distintas: el flujo laminar y el flujo turbulento. Si un flujo es laminar o turbulento depende de la relación entre las fuerzas de inercia y la viscosidad, en otras palabras:<br />
<strong>El tipo de flujo depende del número de Reynolds (Re).</strong><br />
Si se trata de un tubo circular, el flujo es laminar cuando el número de Reynolds es menor de unos <strong>2000 – 2300</strong> (varía según la literatura). Del mismo modo, el flujo es turbulento cuando el Re es mayor de <strong>4000</strong> (este valor puede ser algo mayor). Parece que la mayoría de la literatura trabaja con valores de 2000 y 4000, y por tanto también lo hacemos aquí.<br />
Cuando el Re de un flujo es entre 2000 y 4000, este flujo se encuentra en un estado de transición. Por ejemplo, el centro de un flujo en transición (donde la velocidad es máxima) tiene cierta turbulencia, mientras cerca de las paredes el flujo es laminar.<br />
<br />
En el siguiente enlace se puede encontrar un video colgado en youtube que muestra la transición de flujo laminar a turbulento:<br />
<br />
<a href="http://www.youtube.com/watch?v=JhASnE33omU">http://www.youtube.com/watch?v=JhASnE33omU</a><br />
<br />
<em>Este video comienza con un flujo laminar, y la trayectoria del tinte inyectada es una línea recta. La velocidad del agua va en aumento y el flujo entra en un estado de transición, que es mostrado por la perturbación de la línea recta. Finalmente el flujo es turbulento, mostrando torbellinos y una mezcla perfecta por todo el tubo.</em><br />
<br />
<br />
<strong>LA DEPENDENCIA DEL NÚMERO DE REYNOLDS DEL PRODUCTO DE LA VELOCIDAD DEL FLUJO Y EL DIÁMETRO DEL TUBO.</strong><br />
<br />
Recordamos la formula del número de Reynolds: <strong>Re = ρ * v * D / μ</strong><br />
Ya se ha dicho que la densidad y la viscosidad son constantes para una cierta temperatura y presión, lo que significa que el Re por esta temperatura solo depende del producto de velocidad media y diámetro: <strong>v * D</strong> .<br />
<br />
Por ejemplo, si la velocidad se dobla y el diámetro se disminuye a la mitad, el Re no cambia. Eso significa que si el diámetro es muy grande, es posible que un flujo es turbulento aunque la velocidad sea pequeña. Por tanto, no se puedo confirmar que un flujo lento siempre es laminar.<br />
Sin embargo, cuando se trata de un flujo en fisuras (diámetro hasta algunos milímetros) se puede estar prácticamente seguro de que se trata de un flujo laminar.<br />
<br />
<em>RESUMEN DEL FLUJO LAMINAR.</em><br />
Las unidades de fluido (partículas) se mueven en trayectorias definidas que en conjunto forman capas o láminas, lo que explica su nombre. Las capas entre si se mueven casi sin interferencia y por tanto prácticamente no se transfiera energía entre las capas ni se intercambian partículas.<br />
<br /></div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhE45P8p-C3ipaXDHWhfrevgsXZcwyAPmGcDmem0FU0GTdJi04PK6T-LyTaX1fFycCu0RSMADDiVHNdq4WyTxZtQFv1FiUYroCIDc5YcDYIvL_pM71bVYGEpS6DoonXwrrIQ-gLe_54B0Y/s1600/Figura+1.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578459115926965026" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhE45P8p-C3ipaXDHWhfrevgsXZcwyAPmGcDmem0FU0GTdJi04PK6T-LyTaX1fFycCu0RSMADDiVHNdq4WyTxZtQFv1FiUYroCIDc5YcDYIvL_pM71bVYGEpS6DoonXwrrIQ-gLe_54B0Y/s800/Figura+1.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 427px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 1 muestra como en un flujo laminar las líneas de corriente se pueden acercar, causado por un obstáculo como en la figura o por un estrechamiento del tubo, pero nunca se pueden cruzar.</em><br />
<strong>Las características de un flujo laminar:</strong><br />
- Las fuerzas viscosas son importantes.<br />
- El número de Reynolds es menor de 2000.<br />
- Se suele tratar de flujos lentos, aunque también depende del diámetro.<br />
- Las partículas (unidades) se mueven en trayectorias definidas (líneas de corriente), que entre si no se pueden cruzar (ver figura 1), aunque si se pueden acercar o alejar entre ellas.<br />
- Estas trayectorias en conjunto forman capas.<br />
- La velocidad es máxima en el centro del tubo y nula donde las paredes, y la distribución del flujo tiene la forma de un parábola (figura 2).<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBr01EaBKypvG9luZynPAOz22CRu_ndoQ1Ue5f04ZM5Km6LcIoH1R538L0LQBIYCu2GoxBPDO689_uBBQefgNnUOIfLvVVQ7GppctDEmoHpilUVNjaYxDr4dHa6uRcFlx5sCwywsHqArs/s1600/Figura+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578459047976778226" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjBr01EaBKypvG9luZynPAOz22CRu_ndoQ1Ue5f04ZM5Km6LcIoH1R538L0LQBIYCu2GoxBPDO689_uBBQefgNnUOIfLvVVQ7GppctDEmoHpilUVNjaYxDr4dHa6uRcFlx5sCwywsHqArs/s800/Figura+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 429px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 2 muestra la distribución de la velocidad de un flujo laminar dentro de un tubo, que tiene forma de parábola. Se puede observar que la velocidad es máxima en el centro y cero donde las paredes, y que las líneas de corrientes son paralelas ( si no hay obstáculos).</em><br />
<br />
<strong>Su importancia en la espeleogénesis:</strong><br />
Como la interacción entre las diferentes capas o líneas de corriente es mínima, la caliza disuelta se queda en las capas cercanas de la pared, llegando a concentraciones altas. Por tanto la disolución de la roca caliza es más lenta, incluso si la concentración media de todo el flujo no es alta.<br />
Como el flujo en las fisuras y sus intersecciones suele ser laminar, su influencia en determinar la posición de las futuras galerías es enorme. Por tanto, la geometría de los conductos freáticos como conjunto, es decir el origen del sistema hidrológico, depende en gran parte del flujo laminar.<br />
Además, la aplicación de las leyes de la hidrodinámica depende del tipo de flujo. Lo que significa que antes de poder realizar cualquier cálculo, por ejemplo para saber el momento de ruptura (formación de un protoconducto), se necesita saber de que flujo se trata.<br />
<br />
<em>RESUMEN DEL FLUJO TURBULENTO.</em>Las unidades de fluido se mueven en trayectorias erráticas, formando torbellinos y vórtices, resultando en un flujo bien mezclado. Las partículas transfieren energía entre ellas<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiItX5IKW9n50Kae2c66ZNHHcy95UhN0h0uG9P_D7L1iCwVZTzqamDZ-5o8WqkTxr6p9PiL4tujdn77yNMIwI72EuAuoEqDZIYhRye7qzJZ2piy8PGiLDjdH9JLFWtxJwLTPxAwZ3HUzv0/s1600/Figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458979607003506" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiItX5IKW9n50Kae2c66ZNHHcy95UhN0h0uG9P_D7L1iCwVZTzqamDZ-5o8WqkTxr6p9PiL4tujdn77yNMIwI72EuAuoEqDZIYhRye7qzJZ2piy8PGiLDjdH9JLFWtxJwLTPxAwZ3HUzv0/s800/Figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 432px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 3 muestra de un modo esquemática algunas trayectorias de partículas en un flujo turbulento. El flujo es hacia la derecha, lo que no impide que también hay partículas que se muevan hacia la izquierda.</em><br />
<br />
<strong>Las características de un flujo turbulento:</strong>- Las fuerzas viscosas son de poca importancia, ha “ganado” la inercia.<br />
- El número de Reynolds es mayor de 4000.<strong><br /></strong>- Se suele tratar de flujos no tan lentos, hasta muy rápidos, aunque también depende del diámetro.<br />
- Dentro del flujo se forman torbellinos y vórtices.<br />
- Las partículas (unidades) <strong>NO</strong> se mueven en trayectorias definidas, sino muy erráticas, chocando entre ellas, aumentando o disminuyendo su inercia (figura 3)<br />
- La velocidad es máxima en el centro del tubo y nula donde las paredes, sin embargo, la distribución del flujo <strong>NO</strong> tiene la forma de un parábola (figura 4).<br />
<br />
<strong>Su importancia en la espeleogénesis:</strong>La turbulencia de las partículas distribuye la caliza disuelta de forma efectiva por todo el flujo, evitando una saturación del agua cerca de las paredes, lo que resulta en una disolución más rápida.<br />
Desde el momento en que las fisuras se convierten en protoconductos, en la gran mayoría de los casos se trata de un flujo turbulento. Este flujo es en parte responsable por el gran aumento en la velocidad de disolución en el momento de formación de un protoconducto.<br />
Recuerda que el evento de ruptura (breakthrough en inglés) se suele ocasionar cuando el diámetro de una fisura (o una intersección de fisuras en forma circular) llega a entre 0,5 cm y 1 cm.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEju4PRCxxexrJxz2yO1sgtD9h035XreQ7_WVmNUfIPh1SrtswBBABxCBIiuUIek_rw6c0biC5pyCLeW2ajZZdLm1R5gRM7-VdYor9FChZiI9h7XieysQfrGFFnlo0oJ4OVZj5wemFHmWEo/s1600/Figura+4.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458915711623010" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEju4PRCxxexrJxz2yO1sgtD9h035XreQ7_WVmNUfIPh1SrtswBBABxCBIiuUIek_rw6c0biC5pyCLeW2ajZZdLm1R5gRM7-VdYor9FChZiI9h7XieysQfrGFFnlo0oJ4OVZj5wemFHmWEo/s800/Figura+4.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 429px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 4 muestra la distribución de la velocidad de un flujo turbulento dentro de un tubo. La velocidad es máxima en una amplia zona alrededor del centro del tubo. El flujo es hacia la derecha.</em><br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-H6xc1EA0SPoSwoEdbuyBif09zJc_I_M0H6BMJcGQoR8OZ7_VjzM20ikHDUe75raH0c_ofj6pLb6U08Ho8tf7FYqfhPA81PjiFt4iM4jEmWwKx9VBUYZK__Ypc_BhK6zzsHJuneeXSoQ/s1600/Foto+flujo+turbulento+final.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458849870636002" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-H6xc1EA0SPoSwoEdbuyBif09zJc_I_M0H6BMJcGQoR8OZ7_VjzM20ikHDUe75raH0c_ofj6pLb6U08Ho8tf7FYqfhPA81PjiFt4iM4jEmWwKx9VBUYZK__Ypc_BhK6zzsHJuneeXSoQ/s800/Foto+flujo+turbulento+final.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 643px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La foto 1 muestra el flujo turbulento (usando colores falsos). El flujo es hacia la derecha. Foto tomado por la Universidad Técnica en Delft, en Holanda, uso libre.</em><br />
<br />
<strong>EXPERIMENTO.</strong><br />
En youtube se encuentra colgado el siguiente video:<br />
<a href="http://www.youtube.com/watch?v=p08_KlTKP50&feature=related">http://www.youtube.com/watch?v=p08_KlTKP50&feature=related</a><br />
<br />
En este experimento se inyecta en un bote con líquido 3 gotas de tinte, cada una de un color (rojo, verde y azul), y los tres a la misma altura. Después dan lentamente 5 vueltas al líquido dentro del bote y parece que las tres gotas se han mezclado íntimamente. Sin embargo, a continuación dan 5 vueltas para atrás y vuelven a aparecer las 3 gotas originales.<br />
<br />
La explicación es que las gotas NO se habían mezclado íntimamente. A dar vueltas el tinte se ha movido en trayectorias circulares, pero cada trayectoria con una velocidad diferente. El tinte que se encuentra en una trayectoria más rápida “adelanta” a sus vecinas más lentas y por tanto parece que el líquido se había mezclado. Sin embargo, en realidad se trata de trayectorias diferentes, aunque muy cercanas. Dando 5 vueltas para atrás, todos las partículas vuelven por sus propias trayectorias para acabar en su punto de origen (las gotas originales).<br />
Este resultado solo es posible si las líneas de corriente (trayectorias) NO se habían cruzado y por lo tanto es una demostración de un flujo LAMINAR.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgTOj3lTTKB2TTN2qdlCVjxnzVD0xYMwoyQIcSWv7ziYoy6Zh3lvu1xX8adh-WLUfv_lWGxLkz0a4Txdjz0GAo6f7pwLPu4RuJ9fIZy30f9wW4n0nLf6u3SjRq7cK0IGV22fcMSM8r2pNY/s1600/Airplane_vortex+final.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458770933848226" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgTOj3lTTKB2TTN2qdlCVjxnzVD0xYMwoyQIcSWv7ziYoy6Zh3lvu1xX8adh-WLUfv_lWGxLkz0a4Txdjz0GAo6f7pwLPu4RuJ9fIZy30f9wW4n0nLf6u3SjRq7cK0IGV22fcMSM8r2pNY/s800/Airplane_vortex+final.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 651px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>Bonita foto de la NASA que muestra un vórtice de aire (flujo turbulento) por detrás de un avión, generado por la punta de ala. Foto de uso libre, como todas las fotos de la NASA (las que no tienen una notificación indicando lo contrario).</em><br />
<br />
<br />
<strong>UN EJEMPLO.</strong><br />
En este ejemplo vamos a calcular el número de Reynolds.<br />
<br />
Recordamos la formula del número de Reynolds: <strong>Re = ρ * v * D / μ</strong><br />
Necesitamos saber:<br />
La densidad del líquido <strong>(ρ),</strong> en <strong>kg/m3</strong><br />
La velocidad media (<strong>v),</strong> en <strong>m/s</strong><br />
El diámetro del tubo (<strong>D),</strong> en <strong>m</strong>La viscosidad dinámica <strong>(μ),</strong> en <strong>Pa·s o N·s/m² o kg/(m·s)</strong><br />
<br />
Pues nos imaginamos la siguiente situación:<br />
Agua de 10 ºC que fluye por un tubo con un diámetro de 3 cm con una velocidad de 0,5 metros por segundo.<br />
<br />
Los datos son:<br />
ρ = 999,77 redondeado en 1000 kg/m3<br />
v = 0,5 m/s<br />
D = 0,03 m<br />
μ = 0,001308<br />
Substituyendo en la formula nos da:<br />
<br />
1000 x 0,5 x 0,03 / 0,001308 = 15 / 0,001308 = 11.468 <strong>El flujo es turbulento.</strong><br />
Otra situación: Agua de 10 ºC que fluye por un tubo con un diámetro de 5 cm con una velocidad de 5 cm por segundo.<br />
<br />
Substituyendo en la formula nos da:<br />
<br />
1000 x 0,05 x 0,05 / 0,001308 = 2,5 / 0,01308 = 1911 <strong>El flujo es laminar.</strong><br />
<br />
Los datos de viscosidad y densidad se han obtenido de las tablas 1 y 2.<br />
<br />
<br />
<strong>COMO CALCULAR EL NÚMERO REYNOLDS POR CONDUCTOS NO CIRCULARES.</strong><br />
Si el conducto no es circular, lo único que cambia es la determinación del diámetro.<br />
<br />
Entonces el diámetro es <strong>D = 4*A / P</strong>Donde:<br />
<strong>A</strong> es la superficie del conducto y<br />
<strong>P</strong> es el perímetro mojado.<br />
<br />
Por ejemplo el <strong>D </strong>de un rectángulo de 3 por 5 cm:<br />
La superficie es 0,03 x 0,05 = 0,0015 m2<br />
y el perímetro mojado es 0,03 + 0,05 + 0,03 + 0,05 = 0,16m<br />
<br />
D = 4 x 0,0015 / 0,16 = 0,006 / 0,16 = 0,0375 m = 3,75 cm<br />
<br />
<br />
<strong>VISCOSIDAD CINEMÁTICA.</strong><br />
<br />
También es posible encontrar la formula del Número de Reynolds en la siguiente forma:<br />
<br />
<strong>Re = v * D / υ</strong><br />
Donde υ es la viscosidad cinemática, que es la viscosidad dinámica dividido por la densidad, en formula:<br />
<br />
<strong>υ = μ / ρ ( en m2/s)</strong><br />
No hay que equivocarse con el símbolo v de velocidad.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEitXWSp_2Fy9n1RuT_BZkwmBAZwWN-2Ck_y1fRK5WWbCkWjBf6AS_XCEv0Toh5YfcmhvexyMXEgnNyhwnZ7V9Jnw4zR04KBSkpQg8DR_kH8KKXXKKCOFlg3EAre7z-kYKJnP5ocmYjVHCo/s1600/Tabla+1.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458661035495058" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEitXWSp_2Fy9n1RuT_BZkwmBAZwWN-2Ck_y1fRK5WWbCkWjBf6AS_XCEv0Toh5YfcmhvexyMXEgnNyhwnZ7V9Jnw4zR04KBSkpQg8DR_kH8KKXXKKCOFlg3EAre7z-kYKJnP5ocmYjVHCo/s800/Tabla+1.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La tabla 1 muestra la viscosidad dinámica del agua por las temperaturas de 1 ºC hasta 25 ºC. Los datos se han obtenido de: </em><a href="http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf"><em>http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf</em></a><br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhz-2UMl-dMB3qgI3Y3w6gqj92NKxz1iN_Q7868IrJ1gHN7C9qr-GlsAIwkcZny0hZZ9db8WAAfgX3y6vH-hKowsu45eChPEhx79Xw8P77UyW9rv1haXx4bWzEWdW6bfNej-MfC0I42coQ/s1600/Tabla+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5578458591914447634" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhz-2UMl-dMB3qgI3Y3w6gqj92NKxz1iN_Q7868IrJ1gHN7C9qr-GlsAIwkcZny0hZZ9db8WAAfgX3y6vH-hKowsu45eChPEhx79Xw8P77UyW9rv1haXx4bWzEWdW6bfNej-MfC0I42coQ/s800/Tabla+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La tabla 2 muestra la densidad del agua por las temperaturas de 1 ºC hasta 25 ºC. Los datos se han obtenido de: </em><a href="http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf"><em>http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf</em></a><br />
<br />
<br />
<strong>RESUMEN POR VÍDEO.</strong><br />
El internet ha hecho posible que los centros de investigación pueden colgar videos que de otro modo serían muy difíciles de conseguir. He encontrado este video en español, hecho por la Escuela de Ingeniería de Antioquia (Medellín, Colombia), que resume muy bien los puntos importantes de este artículo.<br />
<br />
Muy buen video: <a href="http://www.youtube.com/watch?v=xFCXGXOHO_s&feature=fvw">http://www.youtube.com/watch?v=xFCXGXOHO_s&feature=fvw</a><br />
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<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-6027391794400918692011-01-27T15:46:00.006+01:002016-06-27T18:55:17.882+02:00MIS BLOGS DE GEOLOGÍA TODODS JUNTOS.<br />
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<strong><br /><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
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<br />Aquí tengo una lista de blogs de geología que he encontrado en la red. Se ha usado el gadget de "mi lista de blogs", para que de este modo aparece la última entrada publicada (aparte de una pequeña descripción del blog). Los blog están ordenados alfabéticamente para facilitar su búsqueda. Como resumen, más abajo aparecen los mismos blogs en forma de listado. Me doy cuenta que solo he puesto una parte de los blogs que deben de haber. Si crees que hay que incluir algún blog más, mándame un correo.<br /><br />Aquí el enlace hacia: <a href="http://misblogsdegeologia.blogspot.com/">Mis blogs de Geología</a>.</div>
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Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-57631332631942084952011-01-21T16:11:00.013+01:002016-06-27T18:43:14.832+02:00FORMACIÓN DE PROTOCONDUCTOS EN LA INTERSECCIÓN DE DOS FRACTURAS.<div align="center">
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<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
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</div>
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<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
Si dentro de una cueva uno se detiene un momento para observar las paredes de una galería freática, esas galerías cuya sección es más o menos redonda o elíptica (los llamados tubos de presión), es muy probable que podrá determinar la fisura principal por donde la galería ha iniciado su crecimiento. Sin embargo, a menudo uno es capaz de distinguir dos fracturas prominentes, ambas con un desarrollo a lo largo de la galería (figura 1).<br />
Poder explicar y predecir la localización exacta de las galerías dentro de un sistema de karst, es uno de los objetos de estudio de la espeleogénesis y se trata de un asunto altamente complicado. Por tanto, este artículo se concentra en un solo aspecto: explicar porque en una intersección de dos fracturas es muy favorable la formación de un protoconducto, basándose únicamente en la geometría y la velocidad del flujo. Otros factores importantes para la formación de protoconductos (solubilidad de la roca, presencia de pirita o yeso, etc.) serán tratados en otro artículo. Igualmente no trataremos las leyes de la hidrodinámica (ley de Poiseuille, ecuación de Bernoulli, Darcy-Weisbach, etc.), aunque su aplicación ilustran unos aspectos altamente interesantes, como por ejemplo la altura hasta donde puede subir el agua en una galería durante una crecida, por causa de un estrechamiento. Por tanto, también serán tratados en otro artículo.<br />
<br /></div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhof8FrWxzJ8ul32XQHgMEhNHHAoK_PMog1LbgqH6jJvUpi3KEmhagNXadHdiZ6wkbmgE2s8DWoMER4cAvp9Dtrtkm-FCU-ho9rfYxRPqQtVpMR4Xs7-y5IjtK169ngl-ymZegZMDG9dLU/s1600/Figura+1+final.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564658089547193186" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhof8FrWxzJ8ul32XQHgMEhNHHAoK_PMog1LbgqH6jJvUpi3KEmhagNXadHdiZ6wkbmgE2s8DWoMER4cAvp9Dtrtkm-FCU-ho9rfYxRPqQtVpMR4Xs7-y5IjtK169ngl-ymZegZMDG9dLU/s800/Figura+1+final.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
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</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhof8FrWxzJ8ul32XQHgMEhNHHAoK_PMog1LbgqH6jJvUpi3KEmhagNXadHdiZ6wkbmgE2s8DWoMER4cAvp9Dtrtkm-FCU-ho9rfYxRPqQtVpMR4Xs7-y5IjtK169ngl-ymZegZMDG9dLU/s1600/Figura+1+final.jpg">
</a><br />
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<em>La figura 1 muestra un tubo freático (en verde) que se ha desarrollado alrededor de la intersección de dos fracturas (en rojo y naranja).</em></div>
<a name='more'></a><br />
<strong>GEOMETRÍA DE UNA FISURA Y DISTRIBUCIÓN DEL FLUJO.</strong><br />
La geometría de una fisura horizontal se puede comparar con una manta, su longitud (l) y anchura (w) es mucho mayor que su altura. La longitud es la dimensión mayor y suele ser la dirección en donde se mueve el flujo de agua que pasa por la fisura, y en lugar de altura hablamos del diámetro de una fisura. Por tanto, el diámetro (d) siempre es la dimensión más pequeña de una fractura y es la distancia entre las dos paredes que son separadas por la fisura. El diámetro típico de una fractura que todavía no se ha ensanchado por disolución es de una fracción de un milímetro. La anchura suele variar entre algunos decímetros y algunos metros, mientras que la longitud puede llegar a decenas de metros o más. La figura 2 muestra las tres dimensiones de una fisura (la anchura y longitud solo parcialmente), y la dirección y velocidad (v) del flujo, que aquí es paralelo a la longitud.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg-EIjlVyIE5YDsnaN8RRvSe_yJHXE-7oiLJdaigNMjpyja0Rp3QajfTr5TFGFly5HakbgpQY0_GvJoZGgmRQ0ppnKO3Bf5z53TvZX0V0CE_W1ZTGFNHq26FSRzJIRJ8Wnn0tlfVquGS4s/s1600/Figura+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564657901273316642" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg-EIjlVyIE5YDsnaN8RRvSe_yJHXE-7oiLJdaigNMjpyja0Rp3QajfTr5TFGFly5HakbgpQY0_GvJoZGgmRQ0ppnKO3Bf5z53TvZX0V0CE_W1ZTGFNHq26FSRzJIRJ8Wnn0tlfVquGS4s/s800/Figura+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<div align="justify">
<em>La figura 2 muestra la longitud (l), anchura (w) y diámetro (d) de una fisura llena de agua (azul). La flecha indica la dirección del flujo y la gráfica a la derecha muestra la distribución de la velocidad del flujo dentro de la fisura. La línea roja indica la velocidad máxima (VFmax) que se encuentra justo en el medio.</em><br />
<br />
En fracturas estrechas (menos de 1 centímetro de diámetro) el régimen de flujo es laminar. Debido a la fricción entre la roca y el agua en movimiento, la velocidad del flujo es mínimo cerca de las paredes y máximo en el centro (línea roja). A la derecha de la figura se ha dibujado la distribución de la velocidad del flujo, que tiene la forma de un parábola (línea verde). En este artículo se indica la velocidad máxima dentro de las fisuras como VFmax (V de velocidad y F de fisura).<br />
<br />
<br />
<strong>DOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DISOLUCIÓN DE LA ROCA MADRE.</strong><br />
En los artículos acerca de la formación de los protoconductos ya se ha explicado que cuanto mayor es la velocidad del flujo, más rápido es el ensanchamiento de la fisura. Por tanto, el primer factor es: la velocidad del flujo.<br />
Además, la disolución es proporcional a la superficie, es decir, si la superficie de un cierto volumen que está en contacto con un disolvente es el doble, este volumen se disuelve en la mitad del tiempo. Por tanto el segundo factor es: la superficie expuesta al disolvente (agua) alrededor de la intersección.<br />
<br />
<em>LA VELOCIDAD DEL FLUJO.</em>La figura 3 muestra un volumen de roca con dos fisuras principales de igual diámetro: una horizontal y otra vertical. La línea roja indica la máxima velocidad dentro del flujo (justo en el medio de la fisura) y la dirección del flujo está indicada por las flechas negras (desde la izquierda hacia la derecha). Sin embargo, ¿como es la distribución del flujo en la intersección de ambas fisuras?, indicada en la figura 3 como un círculo amarillo.<br />
Como muestra la figura 2, el flujo es máximo donde la distancia hasta las paredes de la fisura es máxima, lo que explica que el flujo es más rápido en una fisura más ancha (todas las demás circunstancias igual).</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhO7FQGVIz1vU3cI7zlrRPIBg24bsKAjQvc03EvX-IrBZHXRXbR6AslzzT9q2PNh7VLHZLBHg2wYOjkrxUA0yvPZset-UlOgN-S6msRgSzyB_AFfsmiuQyi0M8TJWIOEJhWn4iKTI5QnE/s1600/Figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564657738264016546" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhO7FQGVIz1vU3cI7zlrRPIBg24bsKAjQvc03EvX-IrBZHXRXbR6AslzzT9q2PNh7VLHZLBHg2wYOjkrxUA0yvPZset-UlOgN-S6msRgSzyB_AFfsmiuQyi0M8TJWIOEJhWn4iKTI5QnE/s800/Figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<div align="justify">
<em>La figura 3 muestra dos fisuras de igual diámetro y su intersección (en amarillo). Las líneas rojas indican donde la velocidad es máxima dentro de las fisuras.</em><br />
<br />
<br />
La figura 4 muestra el círculo amarillo amplificado. Hay tres razones porque podemos deducir que la velocidad del flujo es mayor dentro del círculo amarillo:<br />
La primera razón: La distancia entre el centro del círculo y las paredes más cercanas (las esquinas), es decir el radio de la intersección (flecha verde), es mayor que el radio de las fisuras (flecha negra). Arriba ya se ha explicado que cuanto más grande es la distancia hasta las paredes, mayor es la velocidad del flujo.<br />
La segunda razón: La flecha negra que sale del centro del círculo, no termina en una pared (donde la velocidad es mínima), sino en una zona de máxima velocidad. Por tanto, desde el final de la flecha negra hacia el centro del círculo, la velocidad del flujo solo puede aumentar y por tanto es mayor que la VFmax.<br />
La tercera razón: En la figura 4 se ha dibujado la distribución aproximada de la VFmax dentro del círculo amarillo (líneas rojas en forma de estrella). Lógicamente, la velocidad dentro de esta zona, marcada con rosa y finas líneas rojas, es mayor que la VFmax.<br />
<br />
Conclusión: Si el flujo dentro de la intersección de ambas fisuras es mayor a la máxima velocidad del flujo en las fisuras (VFmax), también la velocidad de disolución debe de ser mayor. Con otras palabras: el retroceso de las paredes en la intersección es mayor que en las fisuras y por tanto se ensancha más rápido.</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg9Hcos1zNF39c1IVoDsSlziZkFs3o_jAD7oJc9vYZ5IjuOc5K_7mfglsfVLwkfG7I4Jv561n1fLUqFMR5XfVebGgqyw0It0liwPhLZPiBN2eIUrSlLfwnrEXiECKfgrnVZ9XqgAvhdFhI/s1600/figura+4+final+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564657661421504002" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg9Hcos1zNF39c1IVoDsSlziZkFs3o_jAD7oJc9vYZ5IjuOc5K_7mfglsfVLwkfG7I4Jv561n1fLUqFMR5XfVebGgqyw0It0liwPhLZPiBN2eIUrSlLfwnrEXiECKfgrnVZ9XqgAvhdFhI/s800/figura+4+final+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 440px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
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</div>
<br />
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<em>La figura 4 es una amplificación de la parte derecha de la figura 3. Se muestra el tubo (en amarillo) y su radio (en verde) que cabe dentro de la intersección de dos fisuras de igual diámetro. Dentro de la zona marcada en rosa la velocidad del flujo es mayor que la velocidad máxima dentro de las fisuras. La esquina derecha inferior se ve amplificada en la figura 5.</em><br />
<br />
<br />
<em>LA SUPERFICIE EXPUESTA A LA DISOLUCIÓN.</em>La disolución de las esquinas de la intersección es más rápida que en cualquier otra parte de las fisuras, porque están siendo disueltas por los dos lados. La figura 5 muestra el desarrollo de la disolución de la esquina derecha inferior en 4 pasos. La figura 5.1 muestra 6 bloques de igual volumen y 6 lados, donde cada lado está expuesto a la misma cantidad de disolución. La figura 5.2 muestra que cuando de los bloques B y C se han disuelto una cuarta parte, del bloque A solo queda alrededor de la mitad, porque se ha disuelto por dos lados. En la figura 5.3 se muestra como la mayor disolución ha llegado a formar un frente de disolución en línea recta. Sin embargo, este frente recto no se mantiene, sino se desarrolla hacia un frente convexo hacia la roca (figura 5.4). La razón es que ahora el diámetro de la intersección es bastante más grande que el diámetro de las fisuras (ya desde el principio era más grande y además ha aumentado más deprisa) y por tanto la velocidad del flujo en la intersección también es bastante mayor. Ya hemos visto que mayor velocidad del flujo es igual a un mayor retroceso de las paredes y como consecuencia la línea recta se transforma en una línea convexa hacia la roca. Como en las cuarto esquinas pasa lo mismo el resultado final es un conducto más o menos circular (figura 6).</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJ4_EzzFCpNqj7IyGZOHD8dptTOe85Q5A3edZLXaNcpButJ2zUNy5RnLKZEezTD0oy_yZZOnmKyOj_f-DtaLHWS70Hx2TP-YM9cGhJtkqsywdX3Xk6dfVaVaFe9iT07LLNjcrWIbZhFck/s1600/Figura+5+final.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564657582183414146" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJ4_EzzFCpNqj7IyGZOHD8dptTOe85Q5A3edZLXaNcpButJ2zUNy5RnLKZEezTD0oy_yZZOnmKyOj_f-DtaLHWS70Hx2TP-YM9cGhJtkqsywdX3Xk6dfVaVaFe9iT07LLNjcrWIbZhFck/s800/Figura+5+final.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 752px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
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</div>
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La figura 5 muestra el retroceso de las paredes de una esquina, hasta formarse una línea convexa que juntos con las otras 3 esquinas forma un conducto circular.<br />
<br />
<br />
<strong>COMENTARIO.</strong><br />
<br />
Se ha explicado como una intersección de dos fisuras es un lugar preferencial para la formación de un protoconducto (semi)circular, únicamente basándose en el principio “mayor velocidad del flujo, mas disolución” y en la geometría de las esquinas de la intersección.<br />
No hay que olvidar que hay numerosos factores que también pueden influir en el desarrollo de los protoconductos, de los cuales la “corrosión de mezclas” es un factor muy obvio porque la intersección es una línea de confluencia de dos flujos diferentes.<br />
Si el diámetro de las fisuras es bastante desigual, el proceso descrito ya no es válido, porque la aportación del flujo menor es casi insignificante. Esto explica porque los protoconductos se suelen formar en intersecciones de fisuras principales (de diámetro parecido) y no se forman conductos en cualquiera de las intersecciones menores (entre fisura ancha y estrecha).</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgrmwNzHHpEAu4cL-xc6uwl119ny1nzeZPIfmaAlmyRo-FOXsxQ3XvK8hYFppSFhf5LvTtfD36Ejipxf69dK9HNFL-r5pYnpwueVuAkCLfvo9mbZ9aNkqtDRrran8aacVsmU_FroPVuRXM/s1600/Figura+6.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5564657440417209282" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgrmwNzHHpEAu4cL-xc6uwl119ny1nzeZPIfmaAlmyRo-FOXsxQ3XvK8hYFppSFhf5LvTtfD36Ejipxf69dK9HNFL-r5pYnpwueVuAkCLfvo9mbZ9aNkqtDRrran8aacVsmU_FroPVuRXM/s800/Figura+6.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 442px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
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<br />
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<em>La figura 6 muestra un conducto circular (en amarillo) que es el resultado de la disolución preferencial de las esquinas. Se ve que el diámetro del conducto (en verde) es mucho mayor que el diámetro de las fisuras (en rojo).</em><br />
<br />
Creo que sería un buen ejercicio para cualquier espeleólogo intentar descubrir las dos fisuras principales (si las haya), cuando se trata de un conducto (epi)freático. El protoconducto original estaría en la intersección (imaginaria) de ambas fisuras, que no necesariamente debe de haber estado en el centro de la galería. Por ejemplo, los estratos que componen la roca donde se está desarrollando la galería, pueden tener características diferentes, como su solubilidad, presencia de minerales de sulfuro, etc., ocasionando un ensanchamiento desigual.<br />
Otro ejercicio interesante es investigar lo que pasa cuando una galería se gira, porque es frecuente que una de las dos fisuras es substituida por una fisura nueva.<br />
<br />
De todos modos, acostumbrarse a determinar las fisuras principales, a veces de menos de 1mm de grosor, ya es un paso importante para empezar a entender la cueva.</div>
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-40139833835834670622011-01-06T22:05:00.008+01:002016-06-27T18:41:32.970+02:00MIS BLOGS DE ESPELEO TODOS JUNTOS<div align="center">
<br /></div>
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</div>
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<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
<br />
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<br />Esta lista de blogs de espeleo es un "update" de mi lista de blogs de mediados de 2008. Además se ha usado el gadget de "mi lista de blogs", para que de este modo aparece la última entrada publicada (aparte de una pequeña descripción del blog). Los blog están ordenados alfabéticamente para facilitar la búsqueda de algún blog en particular. Como resumen, más abajo aparecen los mismos blogs en forma de listado. Me doy cuenta que solo he encontrado una parte de los espeleoblogs que deben de haber y por tanto agradecería los enlaces hacia blogs ausentes. Mi correo se puede encontrar en mi perfil. Finalmente algo de autopromoción: si tienes un blog y crees que "<strong>Espeleogénesis: La formación de cuevas</strong>" merece la peña, no me parecería mal un enlace desde tu blog. Al final y a cabo, se escribe para llegar al mayor número de gente posible dentro de un grupo específico.<br /><br />Aquí el enlace hacia "<a href="http://misblogsdeespeleologia.blogspot.com/">Mi lista de blogs de Espeleología</a>".</div>
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-75481296190920558542010-12-21T21:08:00.014+01:002016-06-27T18:57:47.881+02:00EL CÍRCULO CONCÉNTRICO DE CUEVA: UN ESPELEOTEMA MUY FRÁGIL.<div align="center">
<br />
<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
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<br />
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
Un círculo concéntrico de cueva es un espeleotema en forma de un círculo fino alrededor de un punto de impacto de gotas de agua. Según la composición química del agua y del substrato un círculo puede tener un relieve positivo o negativo, aunque parece que la mayoría de los círculos concéntricos formados sobre substrato carbonatado son de relieve positivo. Los primeros en describir este fenómeno fueron Torres-Capote et al en 1991. Ellos los llamaban “círculos concéntricos reconstructivos”, sin embargo, este nombre solo cubre los círculos positivos. Su nombre en italiano es cerchi della grotta (círculo de la cueva) y en inglés es “cave ring” (anillo de cueva).<br />
<br /></div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiApv-eoe7q9YfxzIYvmkCxJQbvK_422eGJxHIEDyUoUTGO6AyIMwTgqkYHR8y97dH1UaC4GejLxlbCgkGdwQrTHqJ7UahhisYNSEww7JeRFAnmIX9KeodalHtiIcgB90pEsvpWL0Kp7Lg/s1600/Figura+1.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230844987622770" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiApv-eoe7q9YfxzIYvmkCxJQbvK_422eGJxHIEDyUoUTGO6AyIMwTgqkYHR8y97dH1UaC4GejLxlbCgkGdwQrTHqJ7UahhisYNSEww7JeRFAnmIX9KeodalHtiIcgB90pEsvpWL0Kp7Lg/s800/Figura+1.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>La figura 1 muestra un círculo concéntrico.</em><br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
Hasta ahora el acento de los artículos del blog de Espeleogénesis ha sido en la excavación de las cuevas en la roca y no en su relleno litogénico (espeleotemas). Sin embargo, un artículo reciente de Nozzoli, Bevilacqua y Cavallari (2009) me ha llamado la atención sobre la fragilidad de estos espeleotemas. Debido a su relativamente poca notabilidad y por estar situado sobre el suelo, es muy probable que muchos han sido dañados innecesariamente por el simple hecho de que los espeleólogos (en general) no están acostumbrados a fijarse en ellos. Espero que este artículo puede ayudar en difundir, un poco más, el mero hecho de la existencia de este fenómeno tan frágil.<br />
La mayoría de la información proviene del artículo “The genesis of cave rings explained using empirical and experimental data.”, de los tres autores ya mencionados.<br />
<br />
<br />
<strong>CARACTERÍSTICAS.</strong><br />
Los círculos están compuestos de calcita, que es precipitada por las pequeñas gotitas que caen sobre ellos. Las características visibles de los círculos concéntricos con un relieve positivo (los más frecuentes) son:<br />
1) El grosor del propio círculo es entre unos milímetros y unos centímetros.<br />
2) El diámetro es de entre unos centímetros y dos metros.<br />
3) Su altura puede variar entre una rugosidad que apenas se nota hasta varios centímetros.<br />
4) Cuanto más alto se encuentra el origen de las gotas (una estalactita), mayor es su diámetro.<br />
5) Si el suelo es horizontal, se trata de un círculo perfecto.<br />
6) Si el suelo tiene una inclinación, se forma un elipse.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhs4KQ_ht0N38-6PaE9fGFpWbrVBjVwJbRbg7Op2M_vB2n1nRAg1UVJuA6vJqRhB9tN8F02nDOaasgrPN30fXZKeGDUX0wMgcnJVP6VfjqsS6V6-Flwlbv7ZoeKYHf-Yco4Bd6oapxf-Ro/s1600/Figura+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230686204544770" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhs4KQ_ht0N38-6PaE9fGFpWbrVBjVwJbRbg7Op2M_vB2n1nRAg1UVJuA6vJqRhB9tN8F02nDOaasgrPN30fXZKeGDUX0wMgcnJVP6VfjqsS6V6-Flwlbv7ZoeKYHf-Yco4Bd6oapxf-Ro/s800/Figura+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>La figura 2 muestra un círculo concéntrico de 11,5 cm de diámetro.</em><br />
<br />
<strong>POSIBLES MECANISMOS DE FORMACIÓN.</strong><br />
El primer mecanismo consiste en que las gotas que provienen del techo se rompen cuando caen al suelo, eyectando varias gotitas más pequeñas en todas las direcciones. La distancia hasta donde llegan estas gotitas depende de la velocidad de la gota principal y esta, a su vez, depende de la altura de donde proviene y además (probablemente) de su masa. Las gotitas que tienen un ángulo de eyección de 45grados son las que más lejos llegan. Un círculo que se ha formado por este mecanismo se llama en inglés “splash ring”, lo que se puede traducir como “círculo de salpicadura”. En la figura 3.1 se puede observar un círculo que está formando por este mecanismo.<br />
<br />
El segundo mecanismo, descrito por Montanaro (1992), explica la formación de círculos en la Grotta del Sorell (Sardinia). El notaba que las gotitas secundarias provenían de un punto cerca del techo. La explicación es que cuando la gota principal ha caído sobre una distancia de unos 1,5 metros, eyecta espontáneamente gotitas muy pequeñas (es decir que la gota principal se rompe parcialmente). La altura de este punto de eyección y la velocidad horizontal y vertical de las gotitas secundarias deben de ser muy constantes para que todas acaben en un círculo concéntrico. La dirección de eyección debe de ser al azar para que en el tiempo cada parte del círculo recibe la misma cantidad de gotitas (y de calcita). Un círculo que se ha formado por este mecanismo se llama en inglés “fall down ring”, lo que se puede traducir como “círculo por (gotitas) caídas”. Este mecanismo está representado en la figura 3.2.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiKgS9DSqjrDqioIqmFl2k-BWtWWw788_hq_vAS3MhBLXO7Zn9zvHanwMdC7vVPY-u03_pdOG4x2GYfXDoGkHkrEeE-gDM__3T7G_qWBqXbAZx0M8wkjiFAbBVmPaLjPW0Fc17d0wVqF_o/s1600/Figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230556303199442" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiKgS9DSqjrDqioIqmFl2k-BWtWWw788_hq_vAS3MhBLXO7Zn9zvHanwMdC7vVPY-u03_pdOG4x2GYfXDoGkHkrEeE-gDM__3T7G_qWBqXbAZx0M8wkjiFAbBVmPaLjPW0Fc17d0wVqF_o/s800/Figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 604px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>La figura 3 muestra los mecanismos de “circulo de salpicadura” (1) y de “círculo por gotitas caídas”(2).</em><br />
La descomposición total de una gota en varias gotitas es un fenómeno conocido desde hace mucho tiempo. Sin embargo, aquí parece que se trata de una gota que solo eyecta una pequeña parte de su masa y que sigue cayendo como gota principal.<br />
<br />
<br />
<strong>EL EXPERIMENTO.</strong><br />
Nozzoli, Bevilacqua y Cavallari siguieron el método de trabajo de Montanaro (1992) y montaron pequeños andamios de madera donde colocaron tablas horizontales. Las tablas fueron colocadas a alturas diferentes para investigar la relación entre el diámetro del círculo y la altura de origen de las gotas principales. Para distinguir entre los dos mecanismos de formación, algunas de las tablas fueron agujeradas para dejar pasar la gota principal, porque de este modo la gota principal sigue cayendo y no podrá salpicar la tabla. A los 20 días ya se habían formado nuevos círculos concéntricos y el hecho de que las tablas con un agujero también tenían un círculo confirmaron el mecanismo de círculo por gotitas caídas.<br />
<br />
<br />
<strong>ANÁLISIS DE DATOS.</strong><br />
Los datos recogidos no solo provienen del experimento. También se han medido la relación entre diámetro y altura de procedencia de las gotas de varios círculos naturales en cuevas. El conjunto de datos fue trazado en un gráfico para determinar la relación entre el radio del círculo (medio diámetro) y la altura de procedencia de la gota principal. El radio está en el eje horizontal (abscisa) y la altura en la vertical (ordenada).<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhnmt12oA-bcDHYYMKGDEsrtD7KI8kMI7NYjjhpXZXzKyf8VKEWNn99K1KKzlxrptzRadFO31zaASx9IOEPXlskc-wvpaWEWs2Tmvws8PrkWJzc_CfYDIvNkGa7XtZKS5axH17EdGGl6b0/s1600/figura+4.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230484753778866" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhnmt12oA-bcDHYYMKGDEsrtD7KI8kMI7NYjjhpXZXzKyf8VKEWNn99K1KKzlxrptzRadFO31zaASx9IOEPXlskc-wvpaWEWs2Tmvws8PrkWJzc_CfYDIvNkGa7XtZKS5axH17EdGGl6b0/s800/figura+4.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 524px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>La figura 4 muestra los datos y la curva que mejor los describe.</em><br />
<br />
La figura 4 muestra los datos medidos en las diferentes cuevas y también los artificiales obtenidos con el experimento (en rojo). A primera vista se puede hacer varias observaciones.<br />
La primera es que los datos coinciden muy bien con la curva negra.<br />
La segunda es que la curva negra corta la vertical en un punto que no es el origen.<br />
La tercera es que la forma de la curva es convexa hacia arriba.<br />
<br />
La primera observación confirma la existencia de una relación entre la altura y el diámetro del círculo. Parte de las (pequeñas) diferencias entre los datos y la curva se puede explicar por la difícil determinación de la altura exacta de procedencia de las gotas, porque a menudo era imposible de identificar la estalactita de origen.<br />
La segunda observación significa que por una altura menor de aproximadamente 1,5 metros no se forman círculos. Con otras palabras, esta es la distancia entre la punta de la estalactita y el punto donde la gota principal eyecta espontáneamente las gotitas secundarias. Una vez encontrado la formula exacta de la curva negra, se puede determinar esta distancia con mayor exactitud.<br />
La tercera observación significa que la velocidad vertical de las gotitas secundarias no aumenta, si no que disminuye en el tiempo. Montanaro había propuesto que por causa de la gravedad su velocidad aumentaría, lo que hubiera coincidido con la curva dibujado en rojo (figura 4).<br />
<br />
Después de haber determinado la formula exacta de la curva negra, los resultados fueron:<br />
La eyección espontánea de gotitas secundarias (las que forman el círculo) ocurre a una distancia de 143 cm por debajo de la punta de la estalactita (con un error de 7 cm).<br />
La relación entre la velocidad vertical y la horizontal de las gotitas secundarias es aproximadamente 25. Lo que quiere decir que la velocidad vertical es 25 veces mayor.<br />
<br />
<br />
<strong>RESUMEN DEL MECANISMO DE CÍRCULO POR GOTITAS CAÍDAS.</strong><br />
<br />
Para resumir este mecanismo analicemos la figura 5.<br />
Una gota crece en la punta de una estalactita hasta el momento que las fuerzas de cohesión y adhesión son vencidas por la gravedad (número 1 en la figura 5). La gota (principal) cae hacia abajo y aumenta en velocidad. Cuando ha caído por una distancia de alrededor de los 143 cm, la gota se descompone parcialmente y varias gotitas pequeñas (secundarias) son eyectadas (número 2 en la figura 5). Lo que resta de la gota principal sigue cayendo verticalmente, mientras que las gotitas secundarias tienen un componente horizontal. Además, por razones de fricción (relación entre la masa y la superficie de la gotita) la velocidad de las gotitas no aumenta sino disminuye (número 3 de la figura 5).<br />
<br />
<em>NOTAS:</em>Si la altura es suficiente, es posible que las gotitas secundarias acaban bajando con una velocidad constante.<br />
El trayecto de las gotitas es convexo hacia el trayecto de la gota principal, que es justo lo contrario a un trayecto de una gota acelerada.<br />
Se recomienda ver el video acerca de círculos concéntricos colgado en youtube (en italiano). El enlace se encuentra abajo.<br />
<br />
<strong>RECUERDA:</strong> Todos sabemos que las cuevas tienen un ambiente muy delicado donde podemos hacer destroces, casi sin darnos cuenta. La existencia de círculos concéntricos en el suelo es otra razón para siempre andar con cuidado.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhAbaxD5El40HMJtvsxOCyYtvCFHptgF4HLwk7FBmhhwHA9LEAguE4uC-UUhoBFHNY2IzN_FaIZAM86VKV7PRKR9SOWMKn5tdi18QVLj1oOEkdyV8g1JKOWDtzaTQcuhmJdjmJmgb5vknE/s1600/Figura+5.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230420505826898" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhAbaxD5El40HMJtvsxOCyYtvCFHptgF4HLwk7FBmhhwHA9LEAguE4uC-UUhoBFHNY2IzN_FaIZAM86VKV7PRKR9SOWMKn5tdi18QVLj1oOEkdyV8g1JKOWDtzaTQcuhmJdjmJmgb5vknE/s800/Figura+5.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 770px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>La figura 5 resume el mecanismo de círculo por gotitas caídas.</em><br />
<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEit1PurG7VHeAZhBnSOXjkEdd1c5my53me1rIb0i3Bz6jUB_UGO7oXeXCZSXz7-ToXpRLeWBLWhm0WNNSqblRyYOvbGNTqXxlDbHJ3rHe8SzLSUZ4no048TJUKB_jXc_7-VLMvzN_8stE4/s1600/Figura+6.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5553230353529447538" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEit1PurG7VHeAZhBnSOXjkEdd1c5my53me1rIb0i3Bz6jUB_UGO7oXeXCZSXz7-ToXpRLeWBLWhm0WNNSqblRyYOvbGNTqXxlDbHJ3rHe8SzLSUZ4no048TJUKB_jXc_7-VLMvzN_8stE4/s800/Figura+6.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 474px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><em>Figura 6 muestra un círculo concéntrico de cueva fotografiado por el autor.</em><br />
<br />
Después de escribir este artículo y mirando unas fotos antiguas, me encontré con la siguiente foto (figura 6). En su día lo había fotografiado como algo curioso, sin más. Una vez más me he dado cuenta de que cada cosa tiene su importancia, especialmente si conoces algo más acerca de su origen.<br />
<br />
<br />
<strong>ORIGEN DE LAS FIGURAS.</strong><br />
Las figuras 1, 2, 3 y 5 provienen del siguiente documentario colgado en youtube:<br />
Documentario - "Speleologia, I cerchi della grotta Imbroglita" del Speleo Club Roma:<br />
<br />
<object height="505" width="640"><param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/a1ZcaWqQO0o?fs=1&hl=es_ES"><param name="allowFullScreen" value="true"><param name="allowscriptaccess" value="always"><embed src="http://www.youtube.com/v/a1ZcaWqQO0o?fs=1&hl=es_ES" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="505"></embed></object><br />
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<br />
<br />
La figura 4 proviene del artículo de Nozzoli, Bevilacqua y Cavallari (2009):<br />
“<a href="http://www.caves.org/pub/journal/PDF/v71/cave-71-02-130.pdf">The genesis of cave rings explained using empirical and experimental data</a>”.<br />
<br />
La figura 5 se ha modificado.<br />
<br />
La figura 6 es de trabajo propio.<br />
<br />
Más información en el siguiente blog de Espeleologia e Natura:<br />
<a href="http://trekking-o.blogspot.com/search/label/Imbroglita%20rings%20cave">http://trekking-o.blogspot.com/search/label/Imbroglita%20rings%20cave</a><br />
<br />
Se trata de un blog muy interesante de Luca Cavallari.Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com5tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-13223201761267435272010-12-02T17:41:00.022+01:002016-06-27T18:59:23.011+02:00ROCAS KARSTIFICABLES, LAS ROCAS DONDE SE FORMAN LAS CUEVAS.<div align="center">
<strong><br /><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong><span style="font-size: 85%;"><br /></span></div>
<div align="justify">
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
Las rocas karstificables son las rocas en las cuales se pueden formar cuevas por procesos de disolución en agua de una parte de esta rocas. Las más conocidas y frecuentes son las calizas y dolomías, mientras que otras rocas conocidas son el yeso, anhidrita, conglomerados y sal común. Sin embargo, también existen cuevas de disolución en cuarcitas, carbonatitas y mármoles.<br />
Este artículo describe en un modo resumido las características de las diferentes rocas de karst.<br />
<br />
<br />
<strong>LAS CALIZAS Y DOLOMÍAS.</strong>Son las rocas karstificables más importantes y más de un 90 por ciento de las cuevas se encuentran en estas rocas. Las calizas son rocas que están compuestas principalmente del mineral calcita (CaCO3), y las dolomías del mineral dolomita Ca,Mg(CO3)2 . Entre el 5 y el 10 por ciento (según las fuentes) de la superficie continental que está libre de hielo, son afloramientos de rocas carbonatadas y alrededor de un 20 por ciento de todos los sedimentos depositados en los últimos 600 Ma son calizas y dolomías.<br />
<br />
<em>NOMENCLATURA DE CALIZAS Y DOLOMÍAS.</em>Una roca que está compuesta principalmente de calcita con menos de 10% de dolomita y con menos de 10% de impurezas (cuarzo, arcilla, glauconita, chert, etc.) es denominada una caliza. Del mismo modo una roca compuesta de dolomita con menos de 10% de calcita y menos de 10% de impurezas se llama dolomía.<br />
Si hay menos de 10% de impurezas y más de 10% tanto de calcita como de dolomita, el nombre depende de lo que más hay. Por ejemplo, una roca de 48% caliza, 46% dolomita y 6% impurezas se llama caliza dolomítica (más calcita que dolomita) y una roca de 51% de dolomita, 42% de calcita y 7% de impurezas es denominada una dolomía calcárea.<br />
Si hay más de 10% de impurezas se puede decir que se trata de una caliza impura (idem por los otros nombres) y si hay más de 50% de impurezas ya no se trata de calizas y dolomías si no de otros tipos rocas con contenido carbonatado.</div>
<a name='more'></a><br />
<em>COMO RECONOCER LAS CALIZAS Y DOLOMÍAS EN EL CAMPO.</em>La calcita tiene una efervescencia vigorosa con el ácido clorhídrico (HCl) diluido a un 10 por ciento (debido a la liberación de dióxido de carbono (gas)), mientras que la dolomita sólo presenta una débil efervescencia cuando está triturada. Eso significa que las calizas exhiben una efervescencia siempre vigorosa, pero que las dolomías muestran una efervescencia entre moderada y débil, según su contenido de calcita. Es decir que una dolomía muy pura apenas lo muestra, mientras que una dolomía calcárea puede ser difícil de distinguir de una caliza dolomítica.<br />
La dolomía de grano muy fino (menos de 10 μm, que es 0,01 mm) es difícil de distinguir de calcita con la sola ayuda de una lupa. La dolomía con granos entre los 10 y los 100 μm (entre los 0,01 y 0,1 mm) tiene un aspecto de sucrosa (como si tiene azúcar por encima), que es especialmente visible con la lupa. Esta dolomía es más frecuente que la del grano muy fino. Cuanto más intensa y rápida ha sido la dolomitización, menos textura original y fósiles se han conservado y eso es la razón que en las dolomías se encuentran mucho menos fósiles que en las calizas.<br />
El color de las dolomías en superficie es frecuentemente de tono amarillo o pardo amarillo, incluso llegando a marrón/rojo oscuro (si tiene mucho hierro). El color en fresco varia entre gris claro (como muchas calizas) y tonos más amarillos.<br />
<br />
<em>ORIGEN DE LAS CALIZAS.</em><br />
Aunque se puede depositar caliza en un gran número de ambientes continentales (lagos y lagunas, tufa y travertino, en desiertos, en suelos, etc.), la inmensa mayoría se ha formado en el mar, especialmente por acumulación de conchas y esqueletas de animales marinos (desde foraminíferos hasta corales), excrementos y algas. Una parte pequeña proviene de erosión de calizas más antiguas o por precipitación directa.<br />
La sedimentación de caliza ocurre desde la llanura mareal hasta profundidades de 4000 metros y aunque la superficie de calizas profundas es mucho mayor que la superficie de calizas depositadas en aguas de poca profundidad (menos de 40 metros), la mayoría de las calizas que afloran sobre el continente son de origen somero. Hay dos razones que lo explican:<br />
La primera es que la velocidad de deposición de caliza somera es mucho mayor que la de la caliza profunda y la segunda es que la caliza somera es depositada sobre una plataforma continental que tiene una posibilidad mucha mayor de ser levantada durante un posterior orogénesis (formación de montañas) y ser desplazada desde el mar hacia la tierra.<br />
Excepto por las grandes estructuras de seres vivos (arrecifes de corales), las calizas empiezan como sedimentos no consolidados con mucha porosidad (hasta un 80 por ciento) que pueden ser muy fangosos (si el ambiente es de poca energía, es decir de poco movimiento del agua). Luego, durante la diagénesis adquieren el aspecto de una caliza como la conocemos nosotros.<br />
<br />
<em>ORIGEN DE LAS DOLOMÍAS.</em>El origen de la dolomía sigue siendo algo enigmático y existen muchos modelos que explican su formación. Lo que si está claro es que solo muy poca dolomía es depositada directamente como sedimento y que la gran mayoría se ha formado por transformación de calizas en dolomías (dolomitización). Esta transformación ocurre por un reemplazamiento de la calcita por dolomita, aunque si es verdad que una parte importante de las dolomías se ha formado en muy poco tiempo después de la deposición de las calizas (dolomías penicontemporáneas). Otros procesos de dolomitización pueden ocurrir cuando la caliza se ha tapado por un gran paquete de otros sedimentos (varios kilómetros) o por flujos hidrotermales. Estas dolomías se llaman respectivamente dolomías de soterramiento y dolomías hidrotermales. Incluso cuando la caliza se acerca otra vez a la superficie puede haber dolomitización por aguas freáticas (dolomías freáticas).<br />
Entonces, independiente del modelo exacto de formación se puede decir que hay muy pocas dolomías primarias (deposición directa) y que casi toda es de origen secundario (por dolomitización).<br />
<br />
<br />
<strong>LOS YESOS Y ANHIDRITAS.</strong><br />
<br />
El yeso y la anhidrita son rocas evaporíticas y aunque son muy frecuentes en las columnas estratigráficas, sus afloramientos son mucho más escasos que las de las rocas carbonatadas. Este último es debido en gran medida a su gran solubilidad que hace que desaparecen con mucha facilidad (simplemente son disueltas en relativamente poco tiempo).<br />
El yeso y el anhidrita son dos minerales íntimamente relacionados, pudiéndose transformar el uno en el otro según las circunstancias. El yeso es un sulfato de calcio con cierta cantidad de agua y el anhidrita es el mismo sulfato de calcio sin agua. La formula de yeso es CaSO4*2(H2O) y la de anhidrita es CaSO4.<br />
El yeso y la anhidrita ya se ha tratado en el artículo “La solubilidad y disolución de yeso.” Aquí repito algunos datos de este artículo.<br />
<br />
<em>DEPOSICIÓN DIRECTA DE YESO Y ANHIDRITA.</em><br />
En sistemas naturales la deposición de yeso es lo más frecuente porque la deposición de anhidrita necesita temperaturas superiores a aproximadamente 50 ºC. Solo si la concentración del agua es muy grande el anhidrita se deposita a temperaturas más bajas. La conclusión es que aunque la anhidrita se puede depositar, lo normal es la formación de yeso.<br />
Hay dos ámbitos naturales importantes de deposición de yeso: Las lagunas costeras con una comunicación intermitente con el mar abierto y las sabkhas (o sebkhas).<br />
En las lagunas costeras el aumento en la concentración de sales, por evaporación de agua, depende en gran medida de la facilidad con que puede entrar agua del mar abierto. Lo más común es sedimentación de calcita y yeso, porque una eventual deposición de anhidrita o sal es disuelta con una nueva entrada de agua fresca. En este ambiente la deposición de yeso es subacuática.<br />
Las sabkhas son llanuras situadas inmediatamente al lado del mar. Las sales llegan a esta llanura por mareas (muy) altas, como un “espray” con el viento y por agua subterránea procedente del mar que reemplaza el agua evaporada. Los sabkhas se forman en ambiente áridos principalmente. La deposición de yeso es dentro del sedimento que constituye la sabkha.<br />
<br />
<em>CICLO DE TRANSFORMACIÓN YESO-ANHIDRITA-YESO.</em><br />
Cuando el yeso es tapado con otros sedimentos, aumenta poco a poco la presión que ejercen las rocas suprayacentes y el yeso es deshidrata y transformado en anhidrita. La profundad en lo que ocurre este proceso es variable, pero la mayoría del yeso se convierte en anhidrita entre los 300 y 500 metros de profundidad. Cuando por el proceso de levantamiento y erosión la anhidrita se acerca a la superficie, entonces el proceso es invertido y el anhidrita es hidratado retransformándose en yeso. La mayoría del anhidrita se retransforma en yeso a una profundidad de menos de unos 150 metros.<br />
De este modo esta claro que el yeso donde encontramos las cuevas poco tiene que ver con el yeso que originalmente se había depositado. La mayoría de los yesos secundarios tienen un aspecto grueso cristalino, granular o amorfo, que puede ser transparente (selenita) o de un opaco blanco (alabastro), a veces con tintes de marrón, gris, amarillo o rosa. El proceso de hidratación puede estar acompañado con un aumento en volumen, cuya presión puede originar fisuras en el yeso, aunque a menudo no parece ser el caso. A veces dentro del yeso se puede encontrar tramos de anhidrita que (todavía) no se ha hidratado.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgH7EWzFZcEEo7Cd-bnv32UL1ZICFpaZb_3kib9NM60YK0Ix8Bw5nW_8WbImhudRlk1_Yn7iAEY2lQ9hMvInIb0C39Y1pASXNkk_IW9UTxIBIGp0qRS6-QA2Gi8-62nVJeVo13-AFY4KA4/s1600/Gypsum_cones+por+Verisimilus+65%2525.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5546127104056128898" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgH7EWzFZcEEo7Cd-bnv32UL1ZICFpaZb_3kib9NM60YK0Ix8Bw5nW_8WbImhudRlk1_Yn7iAEY2lQ9hMvInIb0C39Y1pASXNkk_IW9UTxIBIGp0qRS6-QA2Gi8-62nVJeVo13-AFY4KA4/s800/Gypsum_cones+por+Verisimilus+65%2525.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 588px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgH7EWzFZcEEo7Cd-bnv32UL1ZICFpaZb_3kib9NM60YK0Ix8Bw5nW_8WbImhudRlk1_Yn7iAEY2lQ9hMvInIb0C39Y1pASXNkk_IW9UTxIBIGp0qRS6-QA2Gi8-62nVJeVo13-AFY4KA4/s1600/Gypsum_cones+por+Verisimilus+65%2525.jpg">
</a><em>Yeso depositado en el Mediterráneo durante la crisis de salinidad del Messiniense (hace algo más de 5 millones de años), cuando el nivel del mar bajó unos 1500 metros. Foto de uso libre, de Verisimilus.</em><br />
<br />
<strong>LOS CONGLOMERADOS.</strong><br />
<br />
Los conglomerados son sedimentos compuestos de cantos rodados cuyos espacios entre los cantos pueden estar llenos de matriz (arcilla y otros materiales de grano fino) o de cemento (precipitado después de su deposición). Los cantos provienen de la erosión de cualquier otra roca (las rocas carbonatadas incluidas), son transportados sobre una distancia relativamente corta (pero suficiente para redondear los cantos) y suelen ser depositados en abanicos. Si los abanicos se han formado en aguas someras del mar, los materiales finos suelen ser eliminados por la acción de las olas y corrientes, dejando un conglomerado cuyos espacios internos pueden ser rellenados con cemento. También es frecuente la deposición en abanicos aluviales donde los materiales finos suelen quedarse como matriz.<br />
Si los cantos proviene principalmente de las erosión de calizas y dolomías, se formará un conglomerado carbonatado. La cementación de una roca carbonatada suele ser la calcita lo que da como resultado una formación muy susceptible a la karstificación.<br />
La formación de cuevas en conglomerados carbonatados con matriz, aunque menos frecuente, también es posible, pero las paredes suelen ser mucho más inestable.<br />
En los Pirineos hay una cueva en conglomerados de más de 13000 metros, la Cova Cuberes (Lérida) y en Burgos está la espectacular Cueva Fuentemolinos (Puras de Villafranca) de más 4000 metros. Solo son dos ejemplos.<br />
<br />
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</a><em>Conglomerado con un alto porcentaje de calcita (Fuentes de Peñacorada).</em><br />
<br />
<strong>LA SAL COMÚN (HALITA).</strong><br />
La sal común, también llamada sal gema o halita, es una roca evaporítica todavía mucho más soluble que el yeso (350 gramos por litro) y por tanto sus afloramientos tienen una vida geológica muy corta. La mayoría de esos afloramientos se encuentran en zonas más bien desérticas (Argelia, Israel, Golfo Pérsico, etc.) donde no son disueltos directamente por las lluvias.<br />
La mayoría de la sal se ha formado en el mar por precipitación directa causado por aumentos de salinidad por evaporización del agua en partes restringidas de la costa o por disecación completa del mar (como ha ocurrido en el Mediterráneo).<br />
La formula de la sal común es (NaCl), y también es llamado cloruro sódico o cloruro de sodio.<br />
La sal es muy plástica y por tanto no suele tener fracturas o otras aperturas lo que dificulta la circulación interna del agua. Normalmente la sal es disuelta en el contacto con rocas permeables que aportan y evacuan el agua que disuelve la sal. Esta disolución puede ser muy rápida debido a la gran solubilidad de la sal en el agua.<br />
<br />
Las cuevas en sal más importantes del mundo:<br />
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3N Cave (Cueva de los 3 desnudos) en Irán, la más larga del mundo.<br />
Cova dels Meandros de Sal (4.300m/-187) en Cardona (España)<br />
Malham Cave (5.685 m / -135) en Israel.<br />
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</a><em>La columna de la mujer de Lot en el Monte Sodom (Israel), esta roca está compuesta casi en su totalidad de sal común (foto de public-domain-images.blogspot.com).</em><br />
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<br />
<strong>LAS CARBONATITAS.</strong><br />
La carbonatita es una roca ígnea, lo que significa que se ha formado por la solidificación de un magma (roca fundida) en la corteza terrestre, normalmente a una profundidad considerable (kilómetros). Las carbonatitas provienen probablemente de roca fundida de la parte superior del manto, que se mueve lentamente hacia arriba derritiendo las rocas que encuentra en su camino. Si al final la masa de roca se enfría y se solidifica se queda emplazada en rocas de un origen diferente, a menudo rocas sedimentarias, y por eso son llamadas rocas intrusivas (o plutónicas).<br />
Las carbonatitas son rocas ígneas muy especiales porque están compuestos principalmente de calcita (o dolomita), a menudo acompañado por minerales de silicato, apatito y una variedad de minerales exóticos. Debido a esta riqueza en minerales raros se ha buscado intensivamente por el mundo entero y hasta la fecha se han encontrado unas 500 apariciones. La superficie de los afloramientos suele variar entre 1 y 20 kilómetros cuadrados.<br />
Han encontrado numerosas cuevas en carbonatitas que, especialmente en África, suelen ser explotadas por sus depósitos de guano.<br />
<br />
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</a><em>Foto de una carbonatita (foto de uso libre, de Eurico Zimbres).</em><br />
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<strong>LOS MÁRMOLES.</strong><br />
<br />
La metamorfosis transforma las calizas y dolomías en mármol. Según la presión y especialmente la temperatura el resultado es un mármol con más o menos características de las rocas originales. Con una metamorfosis de menos de 350 ºC la textura de la roca y la forma de los fósiles son reconocibles. Si la metamorfosis ocurre por encima de los 500 ºC la recristalización suele dejar una roca de muy poca permeabilidad, lo que dificulta altamente la formación de cuevas, aunque no lo impide por completo (como prueba la presencia de cuevas en estos mármoles).<br />
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</a><em>Una anticlina de mármol en el lago “General Carrera” en Chile con un karst muy pronunciado (foto de uso libre, por Dentren).</em><br />
<br />
<strong>LAS CUARCITAS.</strong><br />
Las cuarcitas son sedimentos de granos de cuarzo endurecidos por un cemento silíceo (también de cuarzo). La disolución de cuarzo es bastante menor que la de caliza y por tanto la gran mayoría de las cuarcitas tienen un drenaje superficial. Sin embargo, en algunos casos especiales, por ejemplo las bordes de las mesetas donde existe un gradiente hidráulico muy grande, se puede formar cuevas. Otro aspecto es la gran resistencia de cuarcita contra la erosión y meteorización, que hace que el lento proceso de disolución puede ser dominante.<br />
El mecanismo de formación es tanto químico como mecánico: el agua meteórica disuelve con preferencia el cemento dejando los granos (casi) sueltos, que son fácilmente evacuados por los flujos de agua.<br />
Para la formación de cuevas en cuarcitas tienen que darse cuatro condiciones importantes:<br />
1) Un gran gradiente hidráulico.<br />
2) Una gran pureza de la cuarcita, para que los protoconductos no se obstruyan con material totalmente insoluble (por ejemplo silicatos de aluminio).<br />
3) Estratos masivos y gruesos con pocas fisuras para que los flujos sean concentrados.<br />
4) Que no hay procesos competitivos con más influencia que la lenta disolución.<br />
<br />
Las cuevas en cuarcitas más importantes del mundo se encuentran en Venezuela y Sud Africa, donde se trata de cuevas de cientos de metros de profundidad y con un desarrollo desde unos cientos de metros hasta unos 11 kilómetros. Son especialmente famosas las cuevas formadas en las cuarcitas en las formaciones de Roraima.<br />
<br />
En el siguiente enlace hay una descripción de las cuevas de Roraima en español:<br />
http://www.oucc.org.uk/expeditions/expedition2005/roraima_2005/SVE%20report.pdf<br />
<br />
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</a><em>El Roraima es una meseta de cuarcita situado entre Venezuela y Brasil. Estas montañas dieron a sir Arthur Conan Doyle la inspiración para escribir su clásica novela de aventuras “El mundo perdido”. La foto es de uso libre por Jeff Jonson.</em><br />
<br />
<strong>LAS ARENISCAS CON CEMENTO CALCÁREO.</strong><br />
Las areniscas en general no son karstificables, excepto algunas areniscas formadas por granos de cuarzo con cemento calcáreo. El cemento es disuelto dejando los granos sueltos, análogo a lo que ocurre en cuarcitas. Sin embargo, la formación de cuevas es bastante raro, probablemente porque los granos obstruyen los protoconductos.<br />
Algunas cuevas importantes son:<br />
<br />
La Cueva Planaltinha en Brasil, de 1.500 metros de desarrollo.<br />
La Cueva de Cunday en Colombia, de 850 metros de desarrollo.<br />
<br />
<br />
<strong>EL HIELO.</strong><br />
Aunque como geólogo no considero que el hielo es una roca, si es verdad que en los glaciares se forman cuevas con características muy parecidas a las de las cuevas formadas en rocas de verdad. Desde luego que los procesos son inmensamente más rápidos.<br />
<br />
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-26060603208993281622010-10-24T18:56:00.010+02:002016-06-27T19:00:19.368+02:00EL TIEMPO EN LA GEOLOGÍA: LAS ERAS, PERIODOS Y ÉPOCAS.<br />
<div align="center">
<span style="font-family: "times new roman";"><span style="font-size: 130%;"><strong>Marius van Heiningen</strong></span></span></div>
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<br />
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
A primera vista este tema no tiene mucho que ver con la espeleología. Sin embargo, los artículos que describen una región de karst o una cueva en concreta, a menudo presentan un resumen de su geología, donde entre otras cosas suelen tratar la edad de las formaciones kársticas. Por tanto, cuando se hablan de calizas del Cretácico Superior o de dolomías del Pensilvaniense Medio (Carbonífero), ¿de que edades de tratan?<br />
En este artículo se da un resumen de las diferentes unidades del tiempo (eones, eras, periodos y épocas) con especial énfasis a las unidades del Fanerozoico, los últimos 542 millones de años, por ser el eón durante lo cual se ha formado la gran mayoría de las formaciones karstificables.<br />
El tiempo geológico exacto es muy importante porque entre otras cosas nos ayudan de poder hacer correlaciones entre diferentes acontecimientos geológicos y para poner todo en su debido orden cronológico. Con otras palabras, nos ayuda muchísimo en aclarar nuestras ideas de lo que ha ocurrido en el pasado.<br />
<br />
<br />
<strong>ALGO DE HISTORIA.</strong><br />
<br />
Desde principios del siglo pasado algunos científicos se inclinaron por la datación realizada con técnicas de radiometría e intentaron mejorar el método. Como a menudo suele pasar, las primeras dataciones de algunas piedras, que dieron un resultado de varios cientos de millones de años de edad, no fueron aceptadas por la mayoría de los científicos establecidos. Hasta este momento los periodos geológicos tenían un cierto orden, por ejemplo se sabían que el Cámbrico era más antiguo que el Devónico, pero su edad exacta era una incógnita total. Los máximos tiempos aceptados para la edad de la Tierra eran del orden de unos 100 Ma, calculados por el enfriamiento de la Tierra (en estos días todavía no tenían conocimiento de la enorme producción de calor dentro de la Tierra por procesos radioactivos), por acumulación de las sales en el mar o usando gradientes térmicos. Solo John Perry había llegado a una edad de entre 2000 y 3000 Ma, usando un método basado en las corrientes de convección del manto. No fue hasta 1927, cuando Arthur Holmes publicó su “The Age of the Earth, an Introduction to Geological Ideas”(La edad de la Tierra, una introducción en ideas geológicas), demostrando una edad de la Tierra de entre 1600 y 3000 millones de años, con lo que la resistencia contra la idea de una muy alta edad empezaba a aflojar. Durante el siglo pasado se han publicado numerosas tablas del tiempo geológico, a menudo con grandes diferencias. Cuando yo empecé mis estudios de Geología al principio de los años ochenta, la base del Cámbrico tenía una edad de 590 Ma, y el Buntsandstein, Muschelkalk y Keuper eran épocas de Triásico aceptadas, además que todavía se solían hablar del Primario y Secundario.<br />
En 1974 la International Commission on Stratigraphy (ICS) de la International Union of Geological Sciences (IUGS) ha iniciado su tarea de intentar llegar a una tabla del Tiempo Geológico Global. Finalmente parece que da sus frutos porque la tabla más actual ya se diferencia en muy poco de una tabla oficial de 2004, es decir que las edades empiezan a ser definidas con un espacio de error muy reducido. Los datos en este artículo están basado en los valores más recientes del ICS.<br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<strong>LOS EONES.</strong><br />
Los eones son las unidades para medir el tiempo (unidades geocronológicas) de mayor intervalo. La historia geológica de la tierra está compuesta de 4 eones, desde el más antiguo hacia el más moderno son: el Hadeico (también llamado Hádico), el Arcaico, el Proterozoico y el Fanerozoico.<br />
El Proterozoico, Arcaico y el Hadeico forman en conjunto un super-eón llamado el Precámbrico.<br />
<br />
El Fanerozoico viene del griego “cuando empezó la vida”, porque antaño los geólogos pensaban que la vida había empezado en el Cámbrico, el periodo más antiguo del Fanerozoico.<br />
El Proterozoico viene del griego “la primera vida”, por la vida primitiva de esta era.<br />
El Arcaico viene del griego “principio o origen”.<br />
El Hadeico viene de Hades, haciendo referencia al inframundo por las condiciones climáticas en esta era en la Tierra.<br />
<br />
Los eones se han subdividido en eras.<br />
<br /></div>
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<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 1 muestra los cuatro eones y su duración.</em><br />
<br />
<br />
<strong>LAS ERAS.</strong><br />
Para entender y memorizar mejor los nombres de las eras, sigue un pequeño resumen de los significados de los prefijos:<br />
ceno- significa común, del griego koinos<br />
neo- significa nuevo o reciente, del griego neos<br />
meso- significa medio, del griego mésos<br />
paleo- significa antiguo, viejo o primitivo, del griego palaio<br />
eo- significa más primitivo o más antiguo, del griego eos<br />
<br />
Por lo tanto Cenozoico significa que en esta era la fauna (zoico) ya es común, es decir parecido a la fauna actual y Paleoproterozoico significa la era más antigua del Propterozoico. La figura 2 muestra la subdivisión de los cuatro eones en 14 eras. La tercera columna muestra el principio de cada era en millones de años, por ejemplo, el Mesoarcaico ha durado desde el 3200 Ma hasta el 2800 Ma.<br />
<br />
Las eras del Hadeico son prestados del tiempo geológico de la Luna, eso es porque en la tierra han quedado muy pocos indicios geológicos de este tiempo tan remoto.<br />
El Imbriense y el Nectariense vienen de Mare Imbrium y Nectaris respectivamente, ambos son grandes cráteres en la Luna. El Cráter Grupo viene de un grupo de cráteres más viejos que los dos anteriores. El Críptico viene del hecho de que hay muy pocas pruebas geológicas de esta era, con otras palabras es una era enigmática.<br />
De todos modos , la subdivisión del Hadeico no es reconocida por la International Commission on Stratigraphy (ICS).<br />
<br />
Los límites de las eras del Precámbrico (Proterozoico, Arcaico y Hadeico) no están basado en criterios estratigráficos, como es el caso de las eras del Fanerozoico, pues se han puesto arbitrariamente y por tanto son cifras redondas.<br />
<br />
La unidad del tiempo más pequeña del Arcaico y del Hadeico es la era, sin embargo, las eras del Fanerozoico y el proterozoico se han subdividido en periodos.<br />
<br />
En el siglo pasado las tres eras del Fanerozoico eran también conocidas como Primario (Paleozoico), Secundario (Mesozoico) y el Terciario (Cenozoico). Hoy en día estos términos son obsoletos.<br />
<br />
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<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 2 muestra los eones, las eras y los momentos en que las eras empiezan.</em><br />
<br />
<strong>LOS PERIODOS.</strong><br />
Los nombres de los periodos del Fanerozoico son los conocidos de toda la vida, quiero decir que aunque uno no sabe todos los nombres o el orden exacto, es muy probable que sepa que se trata de tiempos geológicos muy remotos cuando son mencionados.<br />
Los periodos del Fanerozoico son:<br />
El Cámbrico, viene de Cámbria, el nombre antiguo por Cornualles (Gran Bretaña). Su subdivisión en épocas aún se está discutiendo.<br />
El Ordovícico, viene del nombre de una antigua tribu de Cornualles.<br />
El Silúrico, también viene de un antiguo tribu de Cornualles.<br />
El Devónico, viene de la región Devon de Inglaterra.<br />
El Carbonífero, que está dividido en dos subperiodos: el Misisipiense (Carbonífero Inferior) y el Pensilvaniense (Carbonífero Superior). Su nombre viene de las grandes cantidades de carbón que han encontrado en los estratos de este periodo.<br />
El Pérmico, viene de un antiguo reino Permia y actual provincia de Rusia, situada en los alrededores del Ural.<br />
Desde el Cámbrico hasta el Pérmico son periodos del Paleozoico.<br />
<br />
El Triásico, viene de un conjunto de tres tramos de sedimentación bien diferenciados en Alemania, areniscas coloradas (Buntsandstein), calizas (Muschelkalk) y arcillas (Keuper).<br />
El Jurásico, viene de las calizas estudiadas en las montañas del Jura, situadas entre Suiza y Francia.<br />
El Cretácico, viene del griego creta, que significa caliza, por la gran cantidad de calizas depositadas en Europa en este periodo.<br />
Estos tres periodos forman el Mesozoico.<br />
<br />
El Paleógeno, la parte más antiguo del Cenozoico. En griego un genos era un pequeño grupo de gente que funcionaba como una unidad. Se puede decir que en el paleógeno se formaban los primeros “genes” de nuestro mundo actual (paleo es primitivo).<br />
El Neógeno, la parte mucho más moderna del Cenozoico, donde los “genes” ya son bastante parecidos a los actuales (neo es nuevo).<br />
El Cuaternario, son los últimos 2,6 millones de años. El cambio de límite de 1,8 Ma hacia 2,6 Ma es muy reciente y está basado en varios hechos, como que el mundo ya empezó a enfriar hace 2,6 Ma (el Pleistoceno siempre ha sido la época de los glaciares), que el hombre se ha desarrollado alrededor de este tiempo y que existen mejores marcadores geológicos para determinarlo en el campo.<br />
<br />
La figura 4 muestra los periodos y épocas del Fanerozoico.<br />
<br />
No se describe la procedencia de los periodos del proterozoico, porque para la espeleología su uso es muy poca frecuente. Las edades de estos periodos se puede encontrar en la figura 3.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhmZHPylgqDN1xuQsWNZhCdeu_9Z6HSNdTtSnj48MAmQSQkw678Bx3EgkJwkDEZcnVrL8tpOgCMLeWEXi7LP88Ha0A2B6MKbCbDoxQ16_gWKRxA0cmZ8_m6iH7MwGaiRMbBSpHOiq9Z1ys/s1600/figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5531658077752302306" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhmZHPylgqDN1xuQsWNZhCdeu_9Z6HSNdTtSnj48MAmQSQkw678Bx3EgkJwkDEZcnVrL8tpOgCMLeWEXi7LP88Ha0A2B6MKbCbDoxQ16_gWKRxA0cmZ8_m6iH7MwGaiRMbBSpHOiq9Z1ys/s800/figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 414px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 3 muestra las eras y periodos del Proterozoico. Las edades son en millones de años e indican el principio de los periodos.</em><br />
<br />
<strong>LAS ÉPOCAS.</strong><br />
Los geólogos que querían clasificar y posicionar en el tiempo a los estratos y rocas que encontraban en el campo, no les bastaban los periodos. Los periodos abarcan decenas de millones de años y a menudo una sucesión de varias formaciones pertenecían al mismo periodo. Por tanto se han dividido los periodos en unidades más pequeñas llamadas épocas. Por la falta de fósiles en el Precámbrico, casi no era posible distinguir unidades más cortas que los periodos, lo que explica porque solo los periodos del Fanerozoico están divididos en épocas.<br />
<br />
<em>LAS ÉPOCAS DEL PALEOZOICO Y DEL MESOZOICO.</em>El Ordovícico, el Devónico, el Misisipiense, el Pensilvaniense (ambos Carbonífero), el Tríasico y el Jurásico están subdivididos simplemente en Inferior, Medio y Superior.<br />
Las excepciones son:<br />
El Cámbrico Superior se llama Furongiense.<br />
Las épocas del Silúrico se llaman Llandoveriense, Wenlockiense, Ludloviense y Pridoliense, desde la más antigua hacia la más reciente (el único con 4 épocas).<br />
El Pérmico Inferior, Medio y Superior se llaman Cisuraliense, Guadalupiense y Lopingiense respectivamente.<br />
El Cretácico solo tienen las épocas Inferior y Superior.<br />
<br />
En resumen: Todos los periodos (y subperiodos del Carbonífero) están subdivididos en tres épocas llamados normalmente Inferior, Medio y Superior, excepto el Silúrico que tiene cuatro épocas y el Cretácico que solo tiene Inferior y Superior. Algunas épocas tienen nombre propio, que son la época superior del Cámbrico y las épocas del Silúrico y del Pérmico.<br />
<br />
<em>LAS ÉPOCAS DE CENOZOICO.</em>El Paleógeno está subdividido en las épocas Paleoceno, Eoceno y Oligoceno.<br />
Las épocas del Neógeno son el Mioceno y el Plioceno.<br />
El Cuaternario está compuesto del Pleistoceno y Holoceno.<br />
<br />
La figura 4 muestra los periodos y épocas del Fanerozoico y el momento de su inicio.<br />
Los posibles fallos en el cenozoico son mínimos, mientras que los fallos en el Mesozoico y el Paleozoico suelen ser menor de 3 millones de años.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjL_7SXJ157xrNItQwvtJXO31N9HBlnX6zilbyaRWUw8TtXdiw5ByMxPgexFhfOyEAVz9MGhmafd5wE8YVA3pcRSaIyxFBfgNm3FqK28RMZ03y-KZWWdNBvK0KMND4iiJmsPmFiLuQSAeY/s1600/figura+4.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5531657976323127330" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjL_7SXJ157xrNItQwvtJXO31N9HBlnX6zilbyaRWUw8TtXdiw5ByMxPgexFhfOyEAVz9MGhmafd5wE8YVA3pcRSaIyxFBfgNm3FqK28RMZ03y-KZWWdNBvK0KMND4iiJmsPmFiLuQSAeY/s800/figura+4.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 1062px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 4 muestra los periodos y épocas del Fanerozoico. Las edades son en millones de años e indican el principio de las épocas.</em><br />
<br />
<strong>LOS PISOS.</strong><br />
Las épocas se han subdividido, a base de fósiles, en pisos. Los pisos son de relativamente corta duración (algunos millones de años en general) y son de mucho valor trabajando al nivel de formaciones, tanto para determinar el momento de su deposición como para poder hacer correlaciones con otras formaciones. También es usado para distinguir diacronismos en los límites de las formaciones, por ejemplo: la edad de una formación en lugar A puede pertenecer al piso Givetiense (Devónico Medio) y en lugar B al piso Frasniense (Devónico Superior). Aunque esto se suele hacer con más precisión a base de zonaciones de ciertas fósiles.<br />
Para saber las edades exactas de los pisos se puede consultar una página web del ICS donde dan además información detallada adicional. La dirección de la página web es:<br />
<br />
https://engineering.purdue.edu/Stratigraphy/gssp<br />
<br />
En el Wikipedia dan las mismas edades de un modo bastante claro.<br />
<br />
http://en.wikipedia.org/wiki/Geologic_time_scale<br />
<br />
Las páginas son en inglés, pero los nombres son lo suficientemente parecidos para que se reconozcan fácilmente. Early, Middle and Late significa Inferior, Medio y Superior y substituyendo la terminación “an” por “iense” te da casi todos los nombres.<br />
<br />
<br />
<strong>RESUMEN.</strong><br />
Los diferentes intervalos para medir el tiempo geológico, de mayor a menor duración, son: los eones, las eras, los periodos, las épocas y los pisos.<br />
Los cuatro eones son: el Hadeico, el Arcaico, el Proterozoico y el Fanerozoico.<br />
La subdivisión del Hadeico en eras está basado en el tiempo geológico de la Luna.<br />
Las eras de los otros eones están basadas en acontecimientos geológicos y contenido de fósiles principalmente, aunque los límites de las eras del Arcaico y del Proterozoico son bastante arbitrarios (cifras redondas). El Hadeico y Arcaico no se han subdividido en periodos, mientras que los periodos del Proterozoico no se han subdividido en épocas.<br />
El Fanerozoico está compuesta de las eras Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico.<br />
Los periodos del Paleozoico son: el Cámbrico, el Ordovícico, el Silúrico, el Devónico, el Carbonífero (con sus dos subperiodos el Misisipiense y el Pensilvaniense) y el Pérmico.<br />
Los periodos del Mesozoico son: el Triásico, el Jurásico y el Cretácico.<br />
Los periodos del Cenozoico son: el Paleógeno, el Neógeno y el Cuaternario.<br />
Los periodos del Fanerozoico se han subdivido en épocas y estas a su vez en pisos.<br />
Como la figura 4 muestra las edades de las épocas, las edades de los periodos se han quedado algo obscuras. Por eso la figura 5 muestra las edades de los periodos de Fanerozoico redondeadas.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhb8SVamHQ2tOKrrC5-Wln5D_IiUV82LmTZ1Isu1zxkYNlwqnpiLvJBgN_V7FHHT0p7WMhwAgpkhuNEm1oucndR8c5FaVoYjtVzpSCq6fa-f8Q63uEF2-VBoutU8fYDViAkLfzwKhBw95Q/s1600/figura+5A.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5531657857561158354" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhb8SVamHQ2tOKrrC5-Wln5D_IiUV82LmTZ1Isu1zxkYNlwqnpiLvJBgN_V7FHHT0p7WMhwAgpkhuNEm1oucndR8c5FaVoYjtVzpSCq6fa-f8Q63uEF2-VBoutU8fYDViAkLfzwKhBw95Q/s800/figura+5A.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 800px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<br />
<br />
<em>La figura 5 muestra los periodos del fanerozoico, el eón que más formaciones karstificables ha producido. Las edades se ha redondeado a millones de años.</em><br />
<br />Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-73618134690365627542010-10-08T22:04:00.008+02:002016-06-27T18:08:28.702+02:00INTERPRETACIÓN DE MAPAS: EJEMPLO DE CASO 3<br />
<div align="center">
<span style="font-size: 130%;"><strong>La zona espeleológica de la Cueva de Udías III.</strong></span><br />
<span style="font-size: 78%;"><br /></span>
<strong><span style="font-size: 180%;">LA HIDROLOGÍA DEL ALFOZ DE LLOREDO.</span></strong><br />
<strong><span style="font-size: 130%;"><br /></span></strong>
<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong></div>
<div align="justify">
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
En las dos partes anteriores se han tratado la depresión de Udias y la paleotopografía de la zona. En este artículo se trata la posible hidrogeología del Alfoz de Lloredo, basándose únicamente en los mapas y algo de información adicional disponible en internet.<br />
El macizo del Alfoz de Lloredo está compuesto principalmente de calizas y dolomías, parcialmente tapado por una formación impermeable que está presente en las altas cumbres y en el norte del macizo. En el sur afloran unas formaciones de relativamente poco espesor, sin embargo, la caliza C152-1 alberga una cueva extensa (Torca Urbió).<br />
Se ha intentado indicar los posibles acuíferos de las calizas y dolomías del Alfoz.<br />
El artículo termina con el problema de si es posible una conexión de la Torca Urbió con las calizas y dolomías donde se encuentra la Cueva de Udías.<br />
<br />
<br />
<strong>MAPA GEOLÓGICO DEL MACIZO DEL ALFOZ DE LLOREDO.</strong><br />
<br />
El mapa geológico está compuesto de partes de los mapas geológicos de Comillas (033) y Torrelavega (034). Se ha usado la topografía, arroyos y cotas bajas, para realizar una delimitación aproximada del macizo del Alfoz de Lloredo, que está indicada en naranja (figura 1). También se ha indicado en rojo el sumidero de la Cueva de Udías (C1), su trayecto subterráneo en línea recta y dos manantiales importantes (M1 y M2).<br />
La masa rocosa más importante del Alfoz son las calizas y dolomías indicadas como C15-23 (en amarillo, ver leyenda en figura 2). Es en estas rocas donde se encuentran la Cueva de Udías e innumerables pozos verticales. Estratigráficamente por encima de estas calizas y dolomías se encuentra una formación impermeable (C16-1, verde muy claro) que aflora en algunas cumbres y al norte de la zona. De las tres formaciones que se encuentran estratigráficamente por debajo de la C15-23, solo la formación del medio C152-1 (calizas con Miliolidos y Toucasia) es favorable para la formación de cuevas.<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<em>LA FORMACIÓN IMPERMEABLE SUPERIOR.</em><br />
La precipitación que cae sobre la formación impermeable C16-1, la que se encuentra por encima de la C15-23, escurre por la superficie hacia abajo. Por tanto, la precipitación que cae sobre las cumbres altas que se encuentran en medio del macizo, escurre hasta llegar hasta las calizas y dolomías del Alfoz donde es absorbido. Estas cumbres no restan aguas del acuífero del Alfoz, al contrario, las aporta en forma concentrada que favorece la génesis de pozos.<br />
La precipitación que cae sobre la parte de esta formación que aflora en el norte de la zona escurre principalmente hacia el norte y por tanto no contribuyen al acuífero de las calizas y dolomías del Alfoz.<br />
<br />
<em>LAS FORMACIONES INFERIORES.</em><br />
De las tres formaciones inferiores, situadas por debajo de las calizas y dolomías del Alfoz (C15-23), solo la del medio (C152-1) está compuesta de roca fácilmente karstificable (calizas). En este caso la gran pregunta es si la formación C153-1 es lo suficientemente soluble para permitir conexiones hidrológicas entre las calizas C152-1 y las calizas y dolomias del Alfoz o si existen contactos directos entre ambos formaciones (por ejemplo por debajo del macizo donde el afloramiento de este contacto estaría tapado por las calizas del Alfoz). Es un asunto especialmente importante porque recientemente se ha descubierto una sima-cueva bastante extensa en la formación C152-1 (la Torca Urbió).<br />
<br /></div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHbFrniCtRqQwrAxfaYGUuNRsIcti01Jf4qJ5U0onBWCUs5n_xpwc9uB7HHsR-BDXWaIm6BQdsCNjA21-KElQ3oI03jjLX1H3O4i47Aw-pTwGb3jgWhnuA_nkVi-r6ixSIX61uIU1NfcU/s1600/figura+1.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771556014804690" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHbFrniCtRqQwrAxfaYGUuNRsIcti01Jf4qJ5U0onBWCUs5n_xpwc9uB7HHsR-BDXWaIm6BQdsCNjA21-KElQ3oI03jjLX1H3O4i47Aw-pTwGb3jgWhnuA_nkVi-r6ixSIX61uIU1NfcU/s800/figura+1.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 656px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 1 muestra la situación geológica de la zona y la delimitación del Alfoz de Lloredo (en naranja).</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhPAFlFRBcfyH__qZHzt1aqN2pVH7thxg8hXEMGwXCq47J4tySS0FwJiVGQt8XFrLLyPWoCufIV90xPou92or3xT8LNztqOavdGc3KvI4MwdJEWt6-1i3IKC9v30RnUqVq_AfjknBoBM2U/s1600/figura+2+leyenda+mapa+geol%C3%B3gico.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771469584648818" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhPAFlFRBcfyH__qZHzt1aqN2pVH7thxg8hXEMGwXCq47J4tySS0FwJiVGQt8XFrLLyPWoCufIV90xPou92or3xT8LNztqOavdGc3KvI4MwdJEWt6-1i3IKC9v30RnUqVq_AfjknBoBM2U/s800/figura+2+leyenda+mapa+geol%C3%B3gico.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 560px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 2 muestra la leyenda de la figura 1.</em><br />
<br />
<strong>LOS ACUÍFEROS DE LAS CALIZAS Y DOLOMÍAS DEL ALFOZ (C15-23).</strong><br />
<br />
En la figura 3 se ha indicado en rojo una aproximación de la superficie cuyas aguas de precipitación acaban en las calizas y dolomías del Alfoz, sea por precipitación directa o por escorrentía de superficies impermeables. Solo está excluida la depresión de Udías, porque ya está tratado en el primer artículo. Se han indicado unos elementos hidrológicos importantes, por un lado el trayecto subterráneo en línea recta de la Cueva de Udías, y por otro lado los dos manantiales M1 y M2.<br />
La Cueva de Udías funciona como un nivel de base interno y atrae todos los desagües cercanos, y por tanto su trayecto es como el eje de un acuífero. Sus aguas salen de la Cueva de la Presa (o Cueva la Verde) en M1, donde parte es captada para un posterior tratamiento como agua potable.<br />
El M2 es el manantial del Arroyo de San Miguel y también parte de esta agua es captada para el mismo uso. Examinando el mapa, parece ser que la procedencia más probable de las aguas es la zona de hoyos situados directamente al sur, en dirección de La Busta. Una conversación con el capataz de la depuradora del agua (tengo que confesar que este dato no viene de internet, pero de una fugaz visita debido a mi creciente interés por la zona) ha aportado dos datos importantes: de ambos manantiales se recogen una cantidad parecida de agua (unos 22 litros por segundo por manantial) y que el agua proveniente de M2 a veces muestra contaminación con amoníaco.<br />
El primer dato indica que el acuífero que alimenta M2 no puede ser muy pequeño y el segundo dato indica la presencia de granjas de ganado (llamadas vaquerías, según el capataz) y las únicas ganaderías del Alfoz están situadas justo en los hoyos antes mencionados.<br />
Los acuíferos que alimentan M1 y M2 están indicados como acuífero C y D respectivamente. La separación entre ambos es una línea arbitraria situada entre los hoyos del acuífero D y el trayecto de la Cueva de Udías (eje de acuífero C). Es posible que la parte del sureste desagua hacia el río Saja y forma su propio acuífero E.<br />
El arroyo de San Miguel funciona como nivel de base local y por tanto separa los acuíferos C y D del acuífero F, situado al este del arroyo.<br />
El acuífero A está situado al este del sinclinal de Cóbreces y probablemente tiene su propio desagua hacia el mar en el norte.<br />
Es muy probable que la zona B no sea un acuífero independiente, y que una parte de sus aguas alimenten el acuífero A y otra parte el acuífero C.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJva2Jc7xwd89DZmewVZUhPra3EnVw-aFAF3NZwc_xNsKLWh-SafpxVSuDoW9BtgjQZ9S4u7ibzafhZzDCsmmVoWGpMrH6wLsUg0Xri3rAgTJcMJ8hQmg9OgmlnuOOVnvta8oe7rotT60/s1600/figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771388778106018" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJva2Jc7xwd89DZmewVZUhPra3EnVw-aFAF3NZwc_xNsKLWh-SafpxVSuDoW9BtgjQZ9S4u7ibzafhZzDCsmmVoWGpMrH6wLsUg0Xri3rAgTJcMJ8hQmg9OgmlnuOOVnvta8oe7rotT60/s800/figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 592px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 3 muestra una posible distribución de los diferentes acuíferos de las calizas y dolomías del Alfoz.</em><br />
<br />
<strong>LA TORCA URBIÓ.</strong><br />
<em>INTRODUCCIÓN.</em>Desde finales de junio 2010 el Speleo Club Cántabro está explorando la Torca de Urbió, donde ya han topografiado varios kilómetros (ver blog: http://sccespeleo.blogspot.com).<br />
La torca está situada justo al lado y por debajo de una pista que conecta Duña con Bustablado por el monte, y una posible razón de que no haya sido explorada previamente, puede ser un coche viejo que se encuentra colgado (no digo empotrado porque no parece estar muy estable) en su parte alta.<br />
La figura 4 muestra la topografía dibujada sobre una ortofoto de la zona. Una animación de la cueva en tres dimensiones se puede encontrar en el blog del SCC.<br />
SB1 y SB2 son los sumideros de 2 arroyos de corto recorrido y de los cuales el arroyo que desaparece en el SB2 es el más caudaloso. El agua de este último arroyo recorre la galería más oriental de la torca en dirección norte.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZ2Yeim-aSjoqPJ9k9_X8-3iNx3ObC42c6kxnkkJIC7aHikaSMCEK0iRV860v5zsgxCqsRf6TsaPD59O_Vu5bMQgNZGTX980EsP2trBzC7H2_Q1leS6TWDy4pkvlxeR95v8PeZ7_F-BMA/s1600/figura+4.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771294726394242" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZ2Yeim-aSjoqPJ9k9_X8-3iNx3ObC42c6kxnkkJIC7aHikaSMCEK0iRV860v5zsgxCqsRf6TsaPD59O_Vu5bMQgNZGTX980EsP2trBzC7H2_Q1leS6TWDy4pkvlxeR95v8PeZ7_F-BMA/s800/figura+4.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 606px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 4 muestra la topografía de la Torca Urbió sobre una ortofoto de la zona.</em><br />
<br />
<em>LAS FORMACIONES SOBRE UNA ORTOFOTO.</em>Las diferentes formaciones de roca carbonatada, la caliza 152-1 y las calizas y dolomías del Alfoz (C15-23), son fácilmente reconocibles en una ortofoto de la zona. En la figura 5 se ha indicado la base y el techo de la caliza 152-1 (en naranja) y la base de las calizas y dolomías del Alfoz (en rojo). La entrada de la torca está indicado con TU y resulta que se encuentra justo en el techo de la formación 152-1.<br />
Esta situación es bastante indeseable si se parte de la voluntad de querer conectar la Torca de Urbió con la otra gran cueva del macizo, la Cueva de Udías. Las cuevas se han desarrollado en calizas diferentes y por tanto, a primera vista, no parece probable una conexión entre ambos.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPa4rDp6PwQRbcIZydySJf5qFzBkFcupUCLLqElG57OAivica4nbq4wEZRZcyFvohpNoCAS3FzOa5mIwQKPjJ9nLwaMoxl44aayRURVN7PLmBXJQz34D7LggeiwfUJ3NHdK1WKHZ2piXw/s1600/figura+5.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771183945449506" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPa4rDp6PwQRbcIZydySJf5qFzBkFcupUCLLqElG57OAivica4nbq4wEZRZcyFvohpNoCAS3FzOa5mIwQKPjJ9nLwaMoxl44aayRURVN7PLmBXJQz34D7LggeiwfUJ3NHdK1WKHZ2piXw/s800/figura+5.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 570px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 5 muestra la base y techo de la caliza C152-1 y la base de las calizas y dolomías del Alfoz (C15-23). TU indica la entrada de la Torca Urbió, situada en el techo de C152-1. La línea negra indica la situación aproximada de una falla importante que desplaza las formaciones.</em><br />
<em>UN PROBLEMA.</em>Los estratos se inclinan unos 20 grados hacia el norte (ambos datos aproximados) y por tanto gran parte de la formación C152-1 se encuentra por debajo de los afloramientos de las calizas y dolomías del Alfoz. Es decir, aunque en la ortofoto de la figura 4 parece que las galerías están situadas en las calizas y dolomías, en realidad se encuentran en la caliza 152-1 que está por debajo. La entrada de la cueva es una gran rampa en dirección norte con un buzamiento parecido a algo mayor al buzamiento de los estratos, lo que hace que las galerías permanecen dentro de la misma formación. Esto está especialmente claro por la parte de la topografía indicado con A (ver figura 4). Sin embargo, la parte de la topografía indicado con C se encuentra a una distancia en línea recta de unos 500 metros del pozo de la entrada (techo de la formación), medido en la dirección del buzamiento. Esto significa que, asumiendo una inclinación de 20 grados, el techo de la formación debe de haber bajado unos 180 metros (se calcula con la tangente). En la animación del blog del SCC se puede ver que las galerías principales, aparte de la rampa de entrada, son prácticamente horizontales y que no llegan ni de lejos a una profundidad de 180 metros mínimo.<br />
Por tanto algo extraño ha pasado.<br />
<br />
<em>POSIBLES SOLUCIONES.</em>A primera vista hay tres soluciones:<br />
En primer lugar es posible que el buzamiento de los estratos no es constante y se ha disminuido, y/o que la formación se ha levantado por unas fallas. En este caso el techo de la formación no se encuentra tan bajo y sería posible que todo el desarrollo de la cueva se encuentra en la misma caliza.<br />
En segundo lugar es posible que la caliza C152-1 y las calizas y dolomías del Alfoz se han puesto en contacto directo por una falla. Mirando la ortofoto se puede ver que entre las zonas A y C hay una zona de roca marrón, que a menudo indica la presencia de dolomías. Es frecuente que alrededor de las grandes fallas la roca se ha dolomitizado (la caliza se ha transformado en dolomita).<br />
En tercer lugar es posible que la cueva ha intersectado la formación intermedia (C153-1, ver figuras 2 y 5) en una parte que está compuesta por caliza en lugar de areniscas y limos, y de este modo ha podido haber conectado con las calizas del Alfoz.<br />
<br />
Desde luego que cualquier otra combinación también es posible. Solo una investigación in situ podría dar una respuesta fundada.<br />
<br />
<br />
<strong>ORIGEN DE LA TORCA URBIÓ.</strong><br />
<br />
Cuando se ve la topo y las animaciones y se lee las descripciones de la cueva, lo que salta a la vista es que es muy improbable que estas amplias galerías se han formado por el pequeño arroyo, apenas medio kilómetro de longitud, que se sumerge en el sumidero SB1. En las descripciones se trata de amplias galerías freáticas con derrumbes de un techo que ha buscado su equilibrio, es decir se trata de un caudal muy considerable.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi3Z3I_wkN6o1hrcIaRJ-XbU8KYwp-_cZ133wZJ1SWXTmQalCKMHL0ukjxhyxTQkUpMyE89NrgAKS0HURj6KRTSnKEvKbY4Y-ji7MgkYWy32GO9zlPrrwMylvHquSF4pXcRh2Lt84g5zZU/s1600/Figura+6.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5525771060806102146" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi3Z3I_wkN6o1hrcIaRJ-XbU8KYwp-_cZ133wZJ1SWXTmQalCKMHL0ukjxhyxTQkUpMyE89NrgAKS0HURj6KRTSnKEvKbY4Y-ji7MgkYWy32GO9zlPrrwMylvHquSF4pXcRh2Lt84g5zZU/s800/Figura+6.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 408px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<br />
<br />
<em>La figura 6 muestra la separación de los dos arroyuelos de Bustablado (A1 y A2) del río Saja, situado al sur. Entre A y B hay un tramo de separación con altitudes menores de 250 metros.</em><br />
Puede ser que la Torca Urbió se ha formado por filtraciones y pérdidas del paleo Río Saja, ya hace unos 3 millones de años (ver segundo artículo de esta serie). La actual separación de los dos valles ciegos de Bustablado (los dos pequeños arroyos) con el valle del Saja está situada entre los 290 y los 234 metros de altitud. Además, existe un marcado tramo de unos 800 metros de longitud cuyo recorrido está por debajo de los 250 metros (figura 6). Es posible que la actual depresión de Bustablado, ocupado por los dos arroyuelos, formaba parte de la llanura aluvial del paleo Río Saja, situada a una altura de algo más de 250 metros, coincidiendo con la posición de la Torca Urbió a unos 240 metros, cuyos metros superiores sin duda se han erosionados.. Según el blog<br />
<br />
<br />
<strong>CONCLUSIONES.</strong><br />
<br />
Es posible que el Alfoz de Lloredo esté compuesto de 3 acuíferos mayores:<br />
Un acuífero occidental compuesto por parte de la zona A y parte de la zona B.<br />
Un acuífero central compuesto por la zona C y parte de la zona B.<br />
Un acuífero oriental compuesto por la zona D y quizá parte de la zona E.<br />
El desagüe del acuífero central ocurre hacia el manantial M1 y el desagüe del acuífero oriental hacia M2.<br />
El acuífero central es atravesado desde el suroeste hacia el noreste por la Cueva de Udías, que funciona como nivel de base y atrae (pequeños) desagües laterales.<br />
La parte sur de la Torca Urbió está situada claramente en la caliza C152-1. Sin embargo, la parte situada en el noroeste parece problemática, por estar aparentemente fuera de la misma caliza.<br />
Una posible espeleogénesis de la Torca Urbió puede ser que funcionaba como sumidero (de parte) del paleo Río Saja, con la formación C152-1 aflorando en el borde de la antigua llanura aluvial (ver segundo artículo de la serie). Después del levantamiento del final del Plioceno, el Saja se encajó en un nuevo valle más estrecho y algo más hacia el sur, abandonando el sumidero.<br />
Sería interesante realizar una coloración del agua en el sumidero SB2, afirmando o negando una relación con los manantiales M1 y M2 (aparte de confirmar una conexión casi segura con la Torca de Urbió).<br />
<br />
Tengo que recordar con énfasis que los tres artículos de la zona espeleológica de la Cueva de Udías se han escrito como ejemplo de cómo sacar información de unos “simples” mapas. Sin embargo, siguen siendo indicaciones y suposiciones que hay que confirmar en el campo. A estos artículos no se puede considerar como la presentación final de unos estudios exhaustivos, solo son unos trabajos preliminares.Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-58835807908010612322010-09-08T13:41:00.015+02:002016-06-27T18:09:45.462+02:00INTERPRETACIÓN DE MAPAS: EJEMPLO DE CASO 2<div align="center">
<br />
<br />
<strong><span style="font-size: 180%;">La zona espeleológica de la </span></strong><strong><span style="font-size: 180%;">Cueva de Udías II</span></strong><br />
<span style="font-size: 85%;"><strong><span style="font-size: 180%;"><br /></span></strong></span>
<span style="font-size: 85%;"><strong><span style="font-size: 180%;">LA PALEO-TOPOGRAFÍA</span></strong></span><br />
<span style="font-size: 130%;"><strong><br /></strong></span>
<span style="font-size: 130%;"><strong>Marius van Heiningen</strong></span></div>
<div align="left">
<br />
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
<br />
Aunque en una sola vida no se notan grandes cambios naturales en la forma de las montañas y valles que nos rodean, sabemos que en el pasado el paisaje no siempre ha sido como lo vemos hoy en día. Por ejemplo, los fósiles marinos encontrados en alta montaña prueban que estas rocas se han formado en el mar, un hábitat completamente diferente.<br />
Reconozco que es imposible restablecer la topografía existente en cada momento de la historia geológica de una región, pero muchas veces es posible realizar una aproximación de la antigua topografía (paleotopografía) durante los últimos millones de años.<br />
La erosión hace que con el tiempo grandes volúmenes de rocas hayan desaparecido. Es indispensable intentar “reponer” estos volúmenes para conseguir una impresión de cómo era la topografía hace cierto tiempo. En este artículo se intenta reponer la paleotopografía de la zona de la Cueva de Udías hace unos 3 millones de años.<br />
<br />
<br />
<strong>CINCO MILLONES DE AÑOS DE APLANAMIENTO.</strong><br />
<br />
Mientras que la mayor parte del Mioceno (desde hace unos 23 millones de años (Ma) hasta unos 5,3 Ma) ha sido una época de fuerte actividad tectónica, como indica la deposición de paquetes sedimentarios de gran espesor que son el resultado de la erosión de unas montañas rejuvenecidas, el final del Mioceno y la mayor parte del Plioceno (desde hace 5,3 Ma hasta 1,8 Ma) han sido una época de relativamente poca actividad tectónica.<br />
Esta época de tranquilidad ha durado desde hace aproximadamente 8 Ma (límite bastante arbitrario) hasta unos 3 Ma (bastante preciso). Es decir unos 5 millones de años, durante lo cual el proceso geológico dominante ha sido la erosión. La erosión sin levantamiento simultáneo de una región, resulta en amplios valles llanos (llanuras aluviales) de poco gradiente y aplanamiento del terreno en general.<br />
<br />
<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<strong>LEVANTAMIENTO AL FINAL DEL PLIOCENO.</strong><br />
<br />
LOS LLANOS DEL NORTE DE ASTURIAS ORIENTAL.<br />
Sabemos que hace entre aproximadamente 3 Ma y 2 Ma (final del Plioceno) la Península Ibérica ha experimentado un levantamiento vertical considerable, pero desigual para diferentes partes de su superficie. En el artículo “Desarrollo del paleorelieve del borde sur de la Cordillera Cantábrica durante los últimos 3 millones de años” ya se ha demostrado que el levantamiento para el norte de la cuenca del Duero ha sido alrededor de 1 kilómetro, pero ¿cuánto ha sido en el norte de Cantabria?<br />
En este caso el norte de Asturias oriental nos puede servir como un ejemplo muy cercano. Visitando la zona se puede ver que entre la Sierra del Cuera y el mar se levantan varias zonas aisladas cuyas “cumbres” consisten de marcadas llanuras. Es un hecho tan relevante que la mayoría de estas zonas son llamados “llanos”. Una interpretación muy plausible es que las cumbres de estas zonas son tan planas porque son erosionados por el mar, que en su día llegaba hasta el pie de la Sierra de Cuera.<br />
<br />
Algunos de estos llanos son:<br />
-Al sureste de Nueva encontramos (figura 1):<br />
Llano de Nueva, Llano de Carriles, Llano de Chingao, Llano de Hontorio, Llano de Villahormes, todos con alturas entre 210 y 230 metros.<br />
<br />
-Al este de Llanes (figura 2):<br />
Sierra de Purón (hasta 240 metros), y la Sierra Plana de la Borbolla (hasta 230 metros), esta última una gran llanura de 6 km de longitud.<br />
El hecho que las cumbres siguen siendo planas indica que han experimentado muy poca erosión desde su levantamiento, lo que los hace muy útil para poder calcular el levantamiento de forma bastante exacto.<br />
Existen otros llanos con una altura más baja, generalmente situados más cercanos al mar, interpretados como aplanamientos posteriores durante el levantamiento de la zona.<br />
La conclusión es que los llanos se han formado por la erosión de las olas en un mar de poca profundidad (por ejemplo unos 20 metros), y que posteriormente se han levantado unos 250 metros hasta su actual altura de 230 metros.<br />
La distancia en línea recta entre la Sierra de Borbolla y el Alfoz de Lloredo es de unos 30 km. y por tanto parece razonable suponer un levantamiento del mismo orden por la zona de la Cueva de Udías.<br />
<br /></div>
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgo4QirwQC13vsppbtIfhJXLO7s3DzMpjzNyvXwBEZ5y26y6eFM55WyBFnLbDpDDVl2el_MWOlfGwIVNNeQ4R9gE-iIZxnxdI6Wzi3hGeVjAh8shsYvvMImt96AmDMOesU63q-48FEUYCE/s1600/figura+1.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5514501565246192322" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgo4QirwQC13vsppbtIfhJXLO7s3DzMpjzNyvXwBEZ5y26y6eFM55WyBFnLbDpDDVl2el_MWOlfGwIVNNeQ4R9gE-iIZxnxdI6Wzi3hGeVjAh8shsYvvMImt96AmDMOesU63q-48FEUYCE/s800/figura+1.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 620px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 1 muestra los llanos al sureste de Nueva (norte de Asturias oriental).</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjTpJMXhxkD6ORGbM9mzQ8-cJoBpoj04C4oIiDdF0zGjI_8dpvgqavAOuVLywB_kB3hr9usZFoNUzWf7iCLFK2deGCIxXBHJqedwSv3UG6LjMeyNIhbUEOqwU0YzD4os-roILE0V2vuFGw/s1600/figura+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5514501461432838930" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjTpJMXhxkD6ORGbM9mzQ8-cJoBpoj04C4oIiDdF0zGjI_8dpvgqavAOuVLywB_kB3hr9usZFoNUzWf7iCLFK2deGCIxXBHJqedwSv3UG6LjMeyNIhbUEOqwU0YzD4os-roILE0V2vuFGw/s800/figura+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 402px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 2 muestra la Sierra Plana de la Borbolla (norte de Asturias oriental).</em><br />
<br />
<em>CAMBIOS DEL NIVEL DEL MAR DURANTE EL PLEISTOCENO.</em><br />
También se sabe que ha habido grandes fluctuaciones en el nivel del mar durante los últimos 1,8 Ma (Pleistoceno) debido a la formación y desaparición de grandes glaciares. ¿Por qué los llanos no pueden ser debido a una de estas fluctuaciones, por ejemplo en un periodo cuando el nivel del mar estaba más alto que el actual?<br />
Porque estamos en una época relativamente caliente y por tanto el actual nivel del mar es alto, y aunque es verdad que en algunos momentos del Pleistoceno el mar ha estado a niveles aún mayores, no lo ha superado en más de unas pocas decenas de metros, y en ningún caso hasta los 250 metros.<br />
<br />
<br />
<strong>RECONSTRUCCIÓN DE LA PALEOTOPOGRAFÍA DE LA ZONA.</strong><br />
<br />
<em>INTRODUCCIÓN.</em><br />
Ahora que se sabe que la superficie de la zona se ha levantado unos 250 metros desde hace unos 3 Ma, tenemos que intentar imaginar la topografía existente en esa época.<br />
Hay que tener en cuenta que la erosión de una zona levantada no ha sido igual en toda su superficie. La erosión de las rocas duras, que a menudo forman los cumbres, es mucho menor que la erosión de las rocas blandas. Además en una región recién levantada la erosión es más rápida en el fondo de los valles, donde se encuentran los arroyos y ríos, por el abrupto aumento en gradiente hidráulico. Esta erosión suele empezar en la embocadura de los ríos para migrar aguas arriba, formando marcados valles encajados.<br />
La conclusión es que los cumbres (por ejemplo los conglomerados silíceos y areniscas de la Sierra del Escudo de Cabuérniga) habrán experimentado una erosión de entre 50 y 75 metros (hasta 25 metros por millón de años), mientras que los fondos de los valles principales y cercanos al mar habrán bajado hasta 250 metros.<br />
<br />
<em>EL PALEORELIEVE DE LA ZONA.</em><br />
Actualmente hay dos zonas que se levantan claramente por encima de los 250 metros:<br />
<br />
-La Sierra del Escudo de Cabuérniga, situada al suroeste de Cabezón de la Sal, con cumbres de entre 700 y 900 metros. Antes del levantamiento del Plioceno las cumbres de esta Sierra llegarían a entre aproximadamente 500 y 700 metros (700 metros originales + 250 de levantamiento – 50 metros de erosión = 900 actuales).<br />
-El Alfoz de Lloredo, una zona compuesta de roca caliza y dolomia, con cumbres hasta 422 metros (Pico de las Palomas). Aquí se encuentran numerosas dolinas (hoyos) y no existe un sistema de desagüe superficial y por tanto toda su erosión ocurre por disolución.<br />
Una cifra aproximada de la disminución de su cota más alta puede ser entre 75 y 100 metros y, por tanto, el Alfoz era una zona de monte bajo con cumbres hasta unos 295 metros (295 metros originales + 250 metros de levantamiento – 75 de erosión = 420 metros actuales).<br />
El resto de la zona era probablemente una llanura costera, que parcialmente puede haber estado por debajo del mar, con algunas pequeñas elevaciones. La falta de llanos (como en Asturias) indica que la mayor parte ha estado por encima del nivel del mar.<br />
Donde el río Saja salía de las montañas su posición era muy cercana a la actual, por estar fijado por sus altas laderas que impiden grandes cambios laterales. Sin embargo, su posición sobre la llanura costera es mucho más incierta y lo más probable es que ocupaba una amplia llanura aluvial donde el río se va cambiando de posición dentro de su propio valle.<br />
Lo más probable parece que el río se desviaba hacia el noreste, como lo hace en la actualidad, dentro de su amplia llanura aluvial encajada entre las montañas el sur y el Alfoz de Lloredo en el norte. La posición cambiante del río dentro del valle hace que en algunos momentos estaba cerca de las montañas al sur y en otros momentos pegado a las calizas del Alfoz de Lloredo. Esta última situación era muy propicia para la formación de sumideros que alimentaban un desagüe subterráneo por debajo del Alfoz de Lloredo, con otras palabras, una buena situación para formar cuevas.<br />
La figura 3 muestra un esquema de la situación de la diferentes unidades y una posible situación hidrológica.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiBStppHLBOpisxLY65AfIeMwBb1iAoxFjSP0ZeARPTXsmef0U4y8-eoiqmDk-h1D-jFS6AVnxbjTqv-YNiqAjIfGqtYla9x4Xs-EagN8j3y-Rhlz-eWUPCaPGE4qFnJ8hiiEAbPhPqj9w/s1600/Figura+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5514501366905287650" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiBStppHLBOpisxLY65AfIeMwBb1iAoxFjSP0ZeARPTXsmef0U4y8-eoiqmDk-h1D-jFS6AVnxbjTqv-YNiqAjIfGqtYla9x4Xs-EagN8j3y-Rhlz-eWUPCaPGE4qFnJ8hiiEAbPhPqj9w/s800/Figura+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 408px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 3 muestra un esquema de la situación de la diferentes unidades topográficas y una posible situación del Saja, sumidero y direcciones del flujo subterráneo.</em><br />
<br />
<br />
<em>UNAS CONCLUSIONES.</em><br />
Hemos reconstruido una supuesta paleotopografía, basado en principios geológicos bastantes sólidos.<br />
-Primera conclusión bastante obvia es que la depresión cerrada de Udías se ha formado después del levantamiento de la zona (ver más adelante).<br />
-Segunda conclusión es que antes y durante el levantamiento es probable que en varios momentos de su historia geológica, el río Saja estaba en contacto con las calizas del Alfoz de Lloredo, perdiendo aguas debido a gradientes hidráulicos algo más favorables.<br />
Este último tendría las siguientes consecuencias para la formación de teóricas cuevas:<br />
Deben tener una edad mayor de aproximadamente unos 1,5 Ma., es decir antes, durante e inmediatamente después del levantamiento.<br />
Deben ser (sub)horizontales y empezar en el borde sur del Alfoz de Lloredo, aunque pueden empezar con un trayecto más vertical (si se ha conservado).<br />
Si la pérdida de agua es bastante (y/o durante mucho tiempo), las cuevas pueden ser de un tamaño considerable.<br />
Deben formar un nivel horizontal entre los 200 y 250 metros aproximadamente.<br />
Debido a la suave inclinación de los estratos hacia el norte, también es probable que se han formado sumideros (y cuevas) en la formación C152 (la misma caliza donde se ha formado la Cueva del Virgen, ver artículo “La depresión cerrada de Udías”). Esta formación se encuentra por debajo y al sur de las calizas y dolomías que forman el resto del Alfoz de Lloredo y, por tanto, más cercano al antiguo río Saja.<br />
<br />
<br />
<strong>FORMACIÓN DE LA DEPRESIÓN CERRADA DE UDÍAS Y CONSECUENCIAS PARA LA CUEVA DE UDÍAS.</strong><br />
<br />
La topografía actual de la depresión de Udías es el resultado de su desarrollo durante los últimos 3 millones de años. Recién levantada, la zona tendría una altura de algo más de 250 metros, y más que una depresión cerrada se debe de imaginar una llanura, bordeada en el norte por el Alfoz. Con la paleoreconstrucción es imposible saber si antes del levantamiento ya había un desagüe hacia el Alfoz, pero si es seguro que lo hubo después, como testifica la altura de los cumbres (hasta 240 metros) que separan la depresión de Udías del valle de Saja y que imposibilitaban su desagüe en esta dirección.<br />
<br />
El desagüe del la depresión hacia el mar en el norte estaba bloqueado por una gran sinclinal de materiales impermeables (figura 4), lo que sugiere que desde el principio ha sido en dirección de Novales, donde también está la actual resurgencia. La distancia desde la resurgencia hasta el mar es muy reducido, solo unos pocos kilómetros, y, por tanto, la erosión del río original que salía de las primeras resurgencias debe de haber sido muy grande (gradiente hidráulico de unos 100 metros por kilómetro) resultando un rápido encajonamiento de su valle.<br />
Con la rápida profundización del valle también es lógico una rápida profundización de sus resurgencias. Según los datos de la monografía del karst de Udías (1983), la actual resurgencia se encuentra a una altura de 65 metros y la Cueva las Aguas, un amplio conducto que ha funcionado como una antigua resurgencia (figura 5), a una altura de 100 metros. El gran tamaño de la Cueva las Aguas indica un nivel estable del desagüe del sistema, y si lo combinamos con una rápida profundización del valle, se puede pensar que la resurgencia ya se había establecido a un nivel de 100 metros hacia el final del levantamiento (hace unos 2 Ma).<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcPkHiDapILb3PNEqkMTrl1ebNU4Poi_3z0A-pREBcS6XSwe_p0exjr3MxRLw0lAyAKfMRqF50ttWbmoStNmNK_vox8JBhLPO9SfseveBQxySlPnZoyEBbxFIxPf2Wf2tL5rvb9oC1RdU/s1600/Figura+4.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5514501268183069954" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcPkHiDapILb3PNEqkMTrl1ebNU4Poi_3z0A-pREBcS6XSwe_p0exjr3MxRLw0lAyAKfMRqF50ttWbmoStNmNK_vox8JBhLPO9SfseveBQxySlPnZoyEBbxFIxPf2Wf2tL5rvb9oC1RdU/s800/Figura+4.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 408px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 4 muestra el sumidero, la resurgencia y el trayecto subterráneo en línea recta actuales. El sinclinal en el norte bloquea un desagüe directamente hacia el norte.</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi8YhdEYOjUsCZ3qmZUqbT5UETlueOdCU3ZFAGOABEQjLIEjnho13HQZ6Qy5QSi28-N5FgTHGlA8iwFu23Ste1Pmv0LMK6s2t8hRo0CwMMlkzq1DxpHSuBl-CuYE2nrHpvbos8jjFG58q4/s1600/Figura+5.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5514501174344762162" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi8YhdEYOjUsCZ3qmZUqbT5UETlueOdCU3ZFAGOABEQjLIEjnho13HQZ6Qy5QSi28-N5FgTHGlA8iwFu23Ste1Pmv0LMK6s2t8hRo0CwMMlkzq1DxpHSuBl-CuYE2nrHpvbos8jjFG58q4/s800/Figura+5.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 408px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 5 muestra el gran tamaño de la Cueva las Aguas.</em><br />
<br />
<br />
La erosión de la depresión de Udías ha sido mucho más lenta que la profundización de las resurgencias (aparte por razones de gradiente, también porque de la depresión se ha de mover mucho material) lo que resultaba en una mayor diferencia de desnivel entre sumidero y resurgencia que la actual (40 metros). Si se supone una erosión media bastante regular se puede calcular una aproximación de la altura del sumidero hace 2 Ma.<br />
La altura del sumidero ha bajado en 3 Ma desde algo más de 250 metros hasta unos 105 metros, es decir unos 50 metros por millón de años, lo que sitúa el sumidero a unos 200 metros hace 2 millones de años.<br />
<br />
Todas estas suposiciones (si, soy consciente de que lo son), nos pintan el siguiente panorama: hace unos 2 Ma el sumidero de la depresión cerrada de Udías se situaba alrededor de los 200 metros y su resurgencia alrededor de los 100 metros. Los arroyos que ya se habían instalado en la depresión la erosionaban de una forma más o menos constante, mientras que el arroyo procedente de la resurgencia ya había excavado el mayor parte de su valle. Sumidero y resurgencia estaban conectados por un sistema de cuevas.<br />
Hay tres modelos posibles respecto la inclinación de las cuevas.<br />
El primero puede suponer una inclinación gradual entre sumidero y resurgencia, en cuyo caso debe de haber unas galerías que bajan gradualmente desde los 200 metros hasta los 100 metros. Estas galerías deben de ser en forma de cañón o meandro, con quizá algunos tramos freáticos hacia sus techos y cerca de la resurgencia, es decir en régimen vadosa.<br />
El segundo modelo supone que la capa freática se adapta al nivel de la resurgencia en relativamente poco tiempo y que se forman galerías freáticas más o menos horizontales. En este caso el agua que entra por el sumidero ha de bajar por una serie de pozos hasta alcanzar el nivel freático, es decir un trayecto corto y muy vertical seguido por un trayecto largo y (sub)horizontal. O el agua que entraba por el sumidero bajaba por unas galerías que se inclinaban según la estratificación hasta llegar a la zona freática y horizontal. Estas galerías pueden haber estado en la base de la formación y probablemente eran de flujo libre (vadosas). Es decir un tramo inclinado seguido por un largo tramo horizontal.<br />
<br />
Hoy en día los pozos de entrada o estas galerías inclinadas de entrada deberían de haber desaparecido por la erosión y el sistema resultante consistirá de unas galerías horizontales situadas alrededor de los 100 metros, de origen freático. A primera vista parece que el segundo modelo se adapta más a la realidad.<br />
<br />
Desde luego que es muy probable que durante la primera instalación del sistema hubo galerías superiores, pero de menor tamaño, y que todo el sistema está pinchado por pozos vadosos posteriores.Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-54680607988265255532010-08-25T13:50:00.017+02:002016-06-27T19:02:07.088+02:00INTERPRETACIÓN DE MAPAS: EJEMPLO DE CASO 1<div align="center">
<br />
<br /></div>
<div align="center">
<strong><span style="font-size: 180%;">La zona espeleológica de la Cueva de Udías I:</span></strong></div>
<div align="center">
<strong><br /><span style="font-size: 180%;">LA DEPRESIÓN CERRADA DE UDÍAS.</span></strong></div>
<div align="center">
<br /></div>
<div align="center">
<span style="font-size: 130%;"><strong>Marius van Heiningen</strong></span></div>
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN GENERAL.</strong><br />
<br />
Este artículo es el primero de una pequeña serie acerca del karst de la zona de la Cueva de Udías (Cantabria). No quiero dar una demostración de mis conocimientos específicas de esta zona, porque no los tengo. Al contrario, quiero demostrar que es posible realizar un trabajo preparatorio bastante completo, usando principalmente los mapas topográficos y geológicos e información adicional como descripciones y topografías de cuevas, que se encuentran disponibles en internet, sin tener apenas conocimiento previo de la zona en concreta.<br />
Se ha escogido esta zona debido a una corta visita (una tarde) por invitación de Sergio Ruiz García, uno de los miembros del Speleo Club Cántabro (SCC) que la está explorando. La tarde se ha ocupado con una excursión a la Cueva de Udías (entrando por la mina Sel del Haya) y charlando, quedándome muy poco tiempo para echar un vistazo a los alrededores. Esto último lo comento para subrayar que los próximos artículos son el fruto de un estudio de la información encontrada en internet y no de una inspección de la zona.<br />
Además, espero que el SCC podrá usar estos pequeños estudios en sus continuas exploraciones.<br />
Conclusión: Estos artículos son un ejemplo de cómo realizar un trabajo espeleológico/geológico de una zona desconocida, solo usando los medios presentes en internet.<br />
<br />
<br />
<strong>INTRODUCCIÓN ESPECÍFICA.</strong><br />
<br />
La cuenca hidrológica de la zona de la Cueva de Udías recoge sus aguas por una parte de arroyos superficiales que drenan un valle cerrado al sur de la misma y, por otra parte, por la infiltración directa sobre el macizo situado por encima de la cueva (Alfoz de Lloredo). Se trata de un macizo costero de montes relativamente bajos (picos más altos alrededor de los 400 metros), situado entre Comillas, Cabezón de la Sal y Santillana del Mar, cuya exploración pertenece al Speleo Club Cántabro.<br />
En este primer artículo, se trata la situación hidrológica y geológica actual del valle cerrado al sur de este macizo: la depresión cerrada de Udías.<br />
Como mapa topográfico se han usado los mapas de sigpac (que una vez descargados son de buena calidad), y como base geológica se han usado los mapas Geológicos del IGM de Comillas (033) y Cabezón de la Sal (057), escala 1:50.000. El Google Earth se ha usado para obtener una idea de la zona a vista de pájaro (especialmente útil, si no conoces la zona). Información adicional se ha encontrado especialmente en el número monográfico del Boletín Cántabro de Espeleología: El karst de Udías (1983) y en el blog de la SCC.<br />
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<strong>DELIMITACIÓN DE LA DEPRESIÓN CERRADA DE UDÍAS.</strong><br />
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La depresión cerrada de Udías es un valle que se encuentra a unos 3 kilómetros al norte de Cabezón de la Sal y cuyas aguas desaparecen en el sumidero de la Cueva de Udías.<br />
En el valle se encuentran los diferentes barrios de Udías como La Virgen, El Llano, Cobijón y Rodezas. Los datos UTM en ED50 (datum Europeo 1950) de El Llano son aproximadamente X = 399500, Y = 4798800 y Z = 120 metros. Se ha cogido este barrio como referencia por ser el más céntrico del valle.<br />
Dentro de la depresión hay 6 arroyuelos que, al sur de El Llano, se han juntado en un solo río (Río Suvia), fluyendo en dirección norte para sumergirse en la cueva del Rescaño (Cobijón), reapareciendo a la superficie para desaparecer de nuevo en la Cueva de Udías (Rodezas).<br />
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Lo primero que se ha hecho es delimitar la depresión cerrada sobre el mapa topográfico conectando todos los puntos altos que rodean el valle. El resultado está indicado en rojo en la figura 1. Es bastante llamativo que dentro de la depresión haya una zona sur con un desagüe superficial (arroyos) y una zona norte sin arroyos superficiales y, por tanto, con un desagüe subterráneo, lo que, además, está testificado por la presencia de varias dolinas (hoyos).<br />
El límite entre la zona norte y la zona sur se ha indicado con una línea verde, usando la misma técnica de conexión de los puntos más altos. La línea naranja indica el valle fluvial del Río Suvia, resultante de los 6 arroyuelos, desde El Llano hasta Rodezas.<br />
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<em>La figura 1 muestra la delimitación de la depresión cerrada de Udías, con una subdivisión entre una zona sur (drenaje superficial) y una zona norte (drenaje subterráneo).</em><br />
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La superficie de la cuenca del desagüe superficial (al sur de las líneas verde y naranja) se ha medido con ayuda de SigPac y son unos 570 ha. (5,7 km cuadrados).<br />
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<strong>DETERMINACIÓN DE LA SITUACIÓN GEOLÓGICA.</strong><br />
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En segundo lugar, se han estudiado los mapas geológicos de la zona, usando los mapas de escala 1:50.000 de Comillas (033) y Cabezón de la Sal (057). La depresión cerrada de Udías se encuentra en ambos mapas y, por tanto, he tenido que hacer un mapa compuesto. Se nota que los dos mapas no encajan perfectamente, pero el resultado es suficiente (figura 2).<br />
Se trata tanto de rocas permeables (calizas, dolomias, calcarenitas) como de rocas impermeables (limos, arcillas, margas y areniscas) del Cretácico Inferior.<br />
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<em>LAS FORMACIONES.</em><br />
La leyenda del mapa (figura 3) nos enseña lo siguiente:<br />
La mayor parte de la cuenca de los arroyuelos está situado sobre limos, arcillas y areniscas de la formación Cw12-14 (de color verde claro), y por tanto el desagüe superficial coincide con rocas impermeables.<br />
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Las formaciones C152-1 y C15-23 están compuestas de calizas y dolomias y, por tanto, en estas formaciones se puede encontrar cuevas.<br />
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Las formaciones C151-1 y C153-1 están compuestas por una mezcla de material calcáreo (soluble) y materiales no solubles. De estas últimas formaciones, se puede esperar lo siguiente:<br />
Las formaciones son lo suficientemente solubles como para disponer de un desagüe subterráneo y, por tanto, no se forman arroyuelos sobre estas formaciones.<br />
Los desagües subterráneos estarán separados por materiales impermeables que impiden la formación de sistemas hidrológicos grandes y continuos. Por tanto, los conductos serán pequeños y no se pueden esperar grandes cuevas.<br />
La roca puede ser lo suficientemente impermeable para permitir el paso de arroyos sobre su superficie.<br />
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<em>LA TECTÓNICA.</em><br />
Llama la atención la presencia de una fosa tectónica que cruza el centro del valle en dirección NNE-SSO, que es prácticamente la única estructura de gran escala presente y cuya depresión tectónica es usada por el Río Suvia para instalar una pequeña llanura aluvial.<br />
La inclinación global de los estratos suele ser perpendicular a los límites de las formaciones, y, por tanto, son hacia el norte o hacia el sur (los estratos van de este-oeste) Los tres signos presentes indican un buzamiento hacia el norte, aunque los dos signos del centro del mapa indican más bien una inclinación hacia el noreste, pero esto debe ser debido a deformaciones causadas por el hundimiento en la fosa tectónica. La media de varios signos (tomados fuera de esta parte del mapa) indican un valor de buzamiento de entre 20 y 30 grados.<br />
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<em>La figura 2 muestra la depresión cerrada y la situación geológica.</em><br />
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<em>La figura 3 muestra la leyenda del mapa geológico de la figura 2.</em><br />
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<strong>PERFILES Y TERRENOS INDIVIDUALIZADOS.</strong><br />
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En la figura 4 se han indicado 3 líneas de perfil y varios terrenos individualizados de la depresión de Udías.<br />
Los tres perfiles simplificados se muestran en las figuras 5, 6 y 7 y espero que ayuden a visualizar un terreno con estratos que buzan ligeramente hacia el norte, cortado por una fosa tectónica.<br />
De los terrenos individualizados (indicados con letras) se pueden hacer algunos comentarios:<br />
Los terrenos A, B y C están compuesto por materiales impermeables. Con todo, se han quedado fuera de mi aproximación a la cuenca hidrológica de los arroyuelos.<br />
Los terrenos A y C desaguan hacia dolinas (ver mapa topográfico). El A hacia una dolina al este de Hayuela y al norte de Valoria y el C hacia la dolina de Cotevo, al suroeste de Toporias y no hacia los arroyuelos.<br />
El terreno B tiene unos vallejos pequeños que se inclinan hacia el río principal y, por tanto, sí pertenece a la cuenca.<br />
El terreno D está compuesta de rocas más o menos permeables, pero se encuentra rodeado de rocas impermeables y está cruzado por varios arroyos, por lo que tendrá un desagüe subterráneo que drena los aguas hacia los arroyos y, por tanto, es parte de la cuenca.<br />
El terreno E puede que drene hacia el río principal, pero también es posible que drene hacia la dolina de Cotevo, y, por tanto, su funcionamiento es incierto.<br />
El terreno F es la llanura aluvial formada por encima de calizas y dolomias de C15-23, puede que el drenaje vaya hacia el río o puede que hacia las rocas solubles subyacentes.<br />
El terreno G está compuesto de calizas y dolomias C15-23 y ya forma parte del gran acuífero de la Cueva de Udías del macizo de Alfoz de Lloredo, mientras el terreno H desagua directamente hacia G (en la dirección de los estratos, que están perpendiculares a G).<br />
El terreno I es el más complicado. Lo más probable es que las formaciones C151 y C152 drenen hacia la fosa tectónica, y, por tanto, hacia G. La formación C153 puede drenar hacia el norte según la inclinación de sus estratos, o por la superficie como escorrentia hacia el sureste o incluso hacia la fosa (G) siguiendo los estratos.<br />
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La conclusión final respecto a la cuenca de drenaje del Río Suvia, es que hay que añadir a su superficie el terreno B y quizá parte del terreno E, mientras, al contrario, probablemente hay que restar parte del terreno F. Como el terreno B es el más grande de los tres, el resultado final será un pequeño aumento de la superficie de la cuenca, resultante en unos 6 km cuadrados.<br />
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<em>La figura 4 muestra la situación de los perfiles y los terrenos individualizados.</em><br />
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<em>La figura 5 muestra el perfil 1-11.</em><br />
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<em>La figura 6 muestra el perfil 2-22.</em><br />
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<em>La figura 7 muestra el perfil 3-33.</em><br />
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<strong>ALGUNAS CURIOSIDADES.</strong><br />
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Unas curiosidades hidrológicas de la depresión cerrada de Udías.<br />
En el mapa topográfico se puede ver que el Arroyo de Jageo primero se junta con un arroyo sin nombre y luego con el Arroyo de la Virgen, para juntarse en los alrededores del Barrio de la Virgen con otro arroyo sin nombre que baja desde el noroeste. Sin embargo, a partir de este momento se pierde el arroyo del mapa. ¿Qué ha pasado? Un fallo en el mapa (por desgracia a veces ocurre), o ¿puede ser otra cosa?<br />
Mirando el mapa geológico se puede ver que inmediatamente al oeste de la Virgen se encuentra una banda de caliza C152, que conecta el Arroyo de la Virgen con el Arroyo de Suvia, teniendo este último una cota ligeramente menor.<br />
Leyendo la monografía de la Cueva de Udías, he encontrado que exactamente en este sitio se encuentra la Cueva de la Virgen (U1), que cruza toda esta banda de caliza, funcionando como un tramo subterráneo del arroyo de la Virgen (figura 8).<br />
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<em>La figura 8 muestra la Cueva de la Virgen.</em><br />
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El drenaje del terreno C en la dolina de Cuveto lleva el agua justo hacia la parte sur del terreno G (calizas y dolomias C15-22)), desde donde sin duda existe una conexión subterránea con la Cueva de Udías, situada algo más de un kilómetro hacia el norte.<br />
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<strong>CONCLUSIÓN.</strong><br />
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Usando los datos topográficos y geológicos, se ha podido determinar con una exactitud bastante apreciable la superficie de la cuenca del Río Suvia, el río que ha excavado la extensa Cueva de Udías y cuyas aguas realizan un trayecto subterráneo de 5,3 kilómetros en línea recta y con un desnivel de unos 40 metros entre sumidero y resurgencia.<br />
La superficie está muy cercana a las 600 ha (6 km. cuadrados).<br />
Para su determinación no solo se han usado las divisiones topográficos (líneas de cumbres), sino que además se ha tenido en cuenta la distribución de las rocas permeables e impermeables presentes en la cuenca.<br />
Si solo la mitad de los alrededor de 1200 mm de precipitación por año pasase por la cueva, significaría un total de 3.600.000 de metros cúbicos de agua al año. Una cantidad que puede disolver una cantidad considerable de caliza o dolomia. Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-22543360658547688222010-05-09T22:38:00.025+02:002016-06-27T19:04:38.252+02:00LA GÉNESIS DE LA CUEVA FUENTE DE ORO<br />
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<strong><span style="font-size: 130%;">Marius van Heiningen</span></strong><span style="font-size: 85%;"><br /></span><br />
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<strong>INTRODUCCIÓN.</strong><br />
En este artículo se intenta explicar la formación de la Cueva Fuente de Oro. Se trata de una cueva de escaso desarrollo, situada en el noreste de la provincia de León (España), cerca del pueblo de Crémenes. La razón principal de este escrito es dar un ejemplo de cómo se puede intentar determinar la génesis de una cueva, incluso si se trata de una cueva poca extensa. No solo se trata de usar las observaciones realizadas dentro de la cueva, sino de usar todos los datos posibles. Se ha estudiado la situación topográfica, geológica y hidrológica alrededor de la cueva, además de usar el mapa geológico y los mapas y fotos de sigpac.<br />
Existen varios aspectos relacionados con cualquier cueva que convienen estudiar como norma general, porque nos ayudan mucho a formar una idea global acerca de la formación de la cueva, en concreto:<br />
El primer aspecto es la situación hidrológica actual. Hay que intentar averiguar la interacción de los ríos y arroyos con la roca (formación) en donde se encuentra la cueva, con especial atención a los manantiales y pérdidas (sumideros) de agua, además de determinar la localización del punto más bajo de la formación por ser un punto muy favorable de desagüe. Ahora se puede hacer la siguiente pregunta: ¿Guarda la cueva una relación con el sistema hidrológico actual? Si la cueva se encuentra muy por encima de los arroyos y manantiales es probable que no guarde relación con el actual sistema, pero si por ejemplo la boca de la cueva se encuentra cerca de un manantial principal, entonces esta relación si es probable.<br />
<img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469374513301596866" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBsMmEEgHGW72C9cKF_w0kYqGGjQPGyqUtdkICnxTE5g9RFgaY1d_tPLZj6Q3zcsESwwmGVBoSNpc5c48JK_CMFcEkeSka2euv16LyvgoeNg4Y8YlHdqWo1z8lq8OO_1Z4NXMQrcooBAk/s800/Figura+1a.jpg" style="color: #0000ee; display: block; height: 566px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /><br />
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<em style="text-align: start;">La figura 1 muestra la topografía de la Cueva de Fuente de oro. Las formaciones estalagmíticas están indicadas en rojo.</em></div>
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El segundo aspecto es el levantamiento de una columna estratigráfica global, lo que suena complicado, pero que para los espeleólogos solo significa distinguir entre los miembros favorables (estratificación masiva y gruesa), menos favorables (estratificación fina) y miembros no favorables (margas, arcillas, areniscas, etc.). Es verdad que dos miembros favorables pueden estar conectados hidrológicamente a través de un miembro menos favorable, pero estas conexiones no suelen ser penetrables por el hombre (ej. Existencia de muchas fisuras estrechas), y por tanto las cuevas se suelen restringir a una sola secuencia favorable. Entonces, una vez localizado el miembro donde se encuentra la cueva, ya se tiene una muy buena idea hacia donde puede ir (o de donde viene), siguiendo este miembro por la superficie.<br />
El tercero aspecto es la proveniencia del agua que ha disuelto la cueva. Por tanto hay que determinar, en lo posible, las cuencas (segmentos en este artículo) de recogida de agua, que por un lado consiste de recogida de precipitación directa sobre la caliza y que por otro lado recoge aguas de escorrentía de otras formaciones impermeables y de pérdidas de arroyos o ríos. Se puede decir que eso es parte del primer aspecto, pero se trata de algo tan importante que he decidido separarlo.<br />
Las observaciones que se pueden hacer dentro de una cueva son tantas que no se puede especificar fácilmente, pero a groso modo se puede decir que hay que intentar averiguar el régimen hidrológico (o la sucesión de regímenes) que formaron la cueva (vadoso o (epi)freático principalmente) y los acontecimientos de sedimentación y reexcavación. Además hay que estudiar si la galería está orientada según las fisuras o por la estratificación. Una ayuda indispensable para cualquier estudio espeleológico es un mapa topográfico detallado de la cueva correspondiente.<br />
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<strong>LA TOPOGRAFÍA.</strong><br />
El primer paso ha sido una visita de reconocimiento seguido por el levantamiento de su topografía. Los valores se han medido con un DistoX, un aparato que recoge la distancia, el rumbo y la inclinación en una sola medida, con un error máximo de unos pocos centímetros. El aspecto más característico de la cueva es la presencia de unos trayectos completamente rectos, separados por ángulos de casi 90 grados. La figura 1 muestra la topografía.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBsMmEEgHGW72C9cKF_w0kYqGGjQPGyqUtdkICnxTE5g9RFgaY1d_tPLZj6Q3zcsESwwmGVBoSNpc5c48JK_CMFcEkeSka2euv16LyvgoeNg4Y8YlHdqWo1z8lq8OO_1Z4NXMQrcooBAk/s1600/Figura+1a.jpg"></a><br />
<strong>LAS DIRECCIÓNES DE LOS DIFERENTES TRAMOS.</strong><br />
La cueva se ha desarrollado en el techo de la formación Santa Lucía, una formación de caliza cuyos estratos en este punto se encuentran en una posición (sub)vertical (foto 1) y cuyo rumbo en los alrededores de la cueva es 063N (ENE – OSO).<br />
Dentro de la cueva se puede observar que hay tramos completamente paralelos a la estratificación y otros que cortan los estratos por un ángulo casi recto. En los tramos paralelos, las paredes de la galería suelen ser los propios planos de estratificación (foto 2), mientras que las paredes de los tramos perpendiculares son más irregulares, en especial el tramo DH (ver foto 3 y figura 4). Si se dibujan los estratos dentro de la topografía, se observa que la coincidencia entre los tramos paralelos y la estratificación es total (ver figura 2).<br />
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<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJEH67TJsXpNXiPFiDpmsYHNl-CKyIvKrm9GRrKh4wlVZUDwV8HENLBPQgQk3-gsPpcI0KGquHoKFr7UdtmGRUl1yfWGUc1ubD8Lr93xbjquUmUtAnEdz1BjTSTSwMsVgYfYCVsZtSg1s/s1600/Foto+1a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469374419174751474" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhJEH67TJsXpNXiPFiDpmsYHNl-CKyIvKrm9GRrKh4wlVZUDwV8HENLBPQgQk3-gsPpcI0KGquHoKFr7UdtmGRUl1yfWGUc1ubD8Lr93xbjquUmUtAnEdz1BjTSTSwMsVgYfYCVsZtSg1s/s800/Foto+1a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 800px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 600px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 1 muestra una estratificación (sub)vertical en los alrededores de la entrada de la cueva.</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi-NTIWC5aaf5AHFHmgyUTHJBOzvnTZtpCfDWrl_t6WdjXURN51cWmA3EJ8pMeRZy7my2pLXqk22xcX9pxImf_8xlBgW_O55KRLXtA54BF3dolFZ-0i9dPRReFD4ADAhfNIxP9Zrks3wUA/s1600/Figura+2a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469374287569440770" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi-NTIWC5aaf5AHFHmgyUTHJBOzvnTZtpCfDWrl_t6WdjXURN51cWmA3EJ8pMeRZy7my2pLXqk22xcX9pxImf_8xlBgW_O55KRLXtA54BF3dolFZ-0i9dPRReFD4ADAhfNIxP9Zrks3wUA/s800/Figura+2a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 566px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 2 muestra la topografía y la estratificación de la caliza. La relación entre los tramos “paralelos” y la estratificación es obvio.</em><br />
<br />
<br />
Los trayectos casi perpendiculares se puede dividir en dos grupos (sets), un grupo con rumbo 355N (los tramos DH y IJ) y otro grupo con rumbo 330N (los tramos AB y NO) (figura 4). Las galerías de ambos grupos son guiados por fracturas, buen visibles en el techo.<br />
<br />
<br />
<strong>EL ALZADO DE LA CUEVA.</strong><br />
<br />
Otro aspecto llamativo es su suelo prácticamente horizontal, en su mayor parte compuesto de limo, a veces con capas estalagmíticas. En los primeros metros se encuentran muchas piedras angulares, provenientes de desprendimientos de la cantera, y en los últimos 30 metros se encuentran muchos bloques caídos del techo. El alzado muestra numerosas chimeneas pequeñas, que en su mayoría coinciden con deposiciones estalagmíticas, columnas y cortinas (comparar figura 3 y 4). Por otro lado, todos los espeleotemas coinciden con chimeneas o otros aportes de agua desde arriba, de los cuales algunos son chimeneas colmatadas que por tanto no figuran en el alzado.<br />
Tenía curiosidad si el suelo tenía una pendiente y en que dirección. Después de calcular la altura del suelo (coordenada z de un punto topográfico menos su altura) se descubrió la siguiente situación: el punto del suelo más elevado de la cueva se encuentra en H<br />
(exceptuando el desprendimiento de la entrada), y el suelo baja paulatinamente tanto hacia la entrada como cueva adentro (figura 4). La diferencia entre H y B es de 58 cm y la diferencia entre H y Q2 es de 94 cm.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjMIfnwQKFLGO6D2i8RWfc7_tPUEF3cOfs1yO5brHMO4OBGxdwpTpnZQ4xuvK8VMtUiUv69C2tfmNXd3U_FfmDrYbAOG4tqc3sd9DuIK8nkSKuMwD8D5EJxC2LvxFZkF9MiSvhVkgwklno/s1600/Figura+3+con+suelo+a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469374200921639458" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjMIfnwQKFLGO6D2i8RWfc7_tPUEF3cOfs1yO5brHMO4OBGxdwpTpnZQ4xuvK8VMtUiUv69C2tfmNXd3U_FfmDrYbAOG4tqc3sd9DuIK8nkSKuMwD8D5EJxC2LvxFZkF9MiSvhVkgwklno/s800/Figura+3+con+suelo+a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 462px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /></a><br />
<em>La figura 3 muestra el alzado de la cueva con un suelo llano y numerosas chimeneas. El punto de vista es un poco desde arriba, la cueva es prácticamente horizontal. </em><br />
<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVvdM8khazuDo7_vbnmZ7-9q8j1lbBFhG4d5-2GiLhLvXUhq_VBW4ARCUx5L2dhmetPzQUbcqkzVoyXYKluPA0-1RbLMzTFPfVaifRf5AIF6DGNW5fTThhyzegKtudVZJMSVQ_bXcmR0M/s1600/Figura+4a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469374048277608418" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVvdM8khazuDo7_vbnmZ7-9q8j1lbBFhG4d5-2GiLhLvXUhq_VBW4ARCUx5L2dhmetPzQUbcqkzVoyXYKluPA0-1RbLMzTFPfVaifRf5AIF6DGNW5fTThhyzegKtudVZJMSVQ_bXcmR0M/s800/Figura+4a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 566px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 4 muestra varios puntos topográficos y algunos alturas de suelo, respecto a la posición del primer punto (A).</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhe1fENQMrQvwopxYWpdWVenYWEpLY3n1iLqPZdgFDhZPwzjQJvVgb74JS9YrrtPoJNB-bAv2eWZVfO7je39xnlGZ5jFVBBM2JwKHiL5v0rOyhY7gOMidhC8mhVdQz7UXaYZJS8ECdnlFw/s1600/Foto+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373911094302162" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhe1fENQMrQvwopxYWpdWVenYWEpLY3n1iLqPZdgFDhZPwzjQJvVgb74JS9YrrtPoJNB-bAv2eWZVfO7je39xnlGZ5jFVBBM2JwKHiL5v0rOyhY7gOMidhC8mhVdQz7UXaYZJS8ECdnlFw/s800/Foto+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 2 muestra una galería completamente paralela a la estratificación.</em><br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgI50Vi8v8jCAuCDgAwIkvOk2f-y6xiopJtfKPo9f5FVZs7O6Ft3dY_cRHKvTPz20LcbzL3egZAGfewqHGlSxbt2Va-BAEEbl2PvcYZYEHxqAg0DAYpP0_7ph5Z0SUGlyR_Py8Z9BAmKFs/s1600/Foto+3.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373796359608658" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgI50Vi8v8jCAuCDgAwIkvOk2f-y6xiopJtfKPo9f5FVZs7O6Ft3dY_cRHKvTPz20LcbzL3egZAGfewqHGlSxbt2Va-BAEEbl2PvcYZYEHxqAg0DAYpP0_7ph5Z0SUGlyR_Py8Z9BAmKFs/s800/Foto+3.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 3 muestra los estratos sobresalientes de la pared de una galería perpendicular a la estratificación.</em><br />
<br />
<strong>LOS BLOQUES CAÍDOS DEL TECHO.</strong><br />
El suelo en los últimos 30 metros de la cueva está totalmente tapado con bloques caídos del techo. Muchos de estos bloques se encuentran en tal posición que solo hace falta levantarlos (si fuera posible) para encajarlos otra vez en el techo (foto 4). Un gran bloque que se ha bajado del techo y que todavía se encuentra entre los estratos por donde ha deslizado, marca el final de la cueva (foto 5).<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiMu4YMYCjLK0n8cMrK1x76oAF1oU8hJrK4cuxzAPPu6VrVzhaeI3tcMHctSY7kvp2Qd7BlItZoLh_xeP-ZabHI1C5HtvRD9ndp4Jct7vZwz0gWFnOoEn5D4GJ6V5o91wBgcNhZ1-G-gY4/s1600/Foto+4+para+blog+a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373684256152434" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiMu4YMYCjLK0n8cMrK1x76oAF1oU8hJrK4cuxzAPPu6VrVzhaeI3tcMHctSY7kvp2Qd7BlItZoLh_xeP-ZabHI1C5HtvRD9ndp4Jct7vZwz0gWFnOoEn5D4GJ6V5o91wBgcNhZ1-G-gY4/s800/Foto+4+para+blog+a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 764px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 4 muestra un bloque en el suelo que encaja muy bien con el techo.</em><br />
<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkG7DlWLQc50Hwx3gSu926_yV_prXLf3qUjksbYd26PygdCLeLVBHogmpvo-iuV1ttEapWc1shQtfqRCQWJzG8Riau59DyFEXFbNr2FogiCo01G82PXuB90QBTTSEF2ujr39rsJZd8RqM/s1600/Foto+5a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373541992005554" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkG7DlWLQc50Hwx3gSu926_yV_prXLf3qUjksbYd26PygdCLeLVBHogmpvo-iuV1ttEapWc1shQtfqRCQWJzG8Riau59DyFEXFbNr2FogiCo01G82PXuB90QBTTSEF2ujr39rsJZd8RqM/s800/Foto+5a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 5 muestra un gran bloque al final de la cueva. El bloque se encuentra totalmente encajado entre los estratos por donde se ha deslizado hacia abajo.</em><br />
<br />
En la última parte de la cueva el techo se ha quedado muy marcado por el desprendimiento de los bloques, como muestra la foto 6.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjlQgi7hq0c4oDCxUQWxYg_-g8pj_PtNBl48LF6IPUae5HXnJzUCkC-k_a2Vdtdb5sFthdPbVoQzeB4eFmHiHpTO-n2vX9NuueEQw6xjuNjupxJYfZKo9kMv3czoHkJDYwnL9TMRSVFWqA/s1600/foto+6.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373434215552850" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjlQgi7hq0c4oDCxUQWxYg_-g8pj_PtNBl48LF6IPUae5HXnJzUCkC-k_a2Vdtdb5sFthdPbVoQzeB4eFmHiHpTO-n2vX9NuueEQw6xjuNjupxJYfZKo9kMv3czoHkJDYwnL9TMRSVFWqA/s800/foto+6.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 6 muestra la marca en el techo desde donde se han caído los bloques.</em><br />
<br />
<strong>EL RÉGIMEN HIDROLÓGICO.</strong><br />
La formación de caliza está cortada por un arroyo y la entrada de la cueva se encuentra prácticamente en el punto más bajo de la caliza. Al lado del arroyo y solo unos metros por debajo de la cueva se encuentra la Fuente de Oro, un manantial perenne, exactamente en el punto topográfico más bajo de la formación (foto 7). La primera pregunta que hay que hacerse en casos como este es ¿Desde donde viene el agua de la fuente? Por un lado puede ser agua de precipitación que se ha acumulado en la caliza y por otro lado puede ser agua que proviene del propio arroyo y que se ha infiltrado en la roca. Después de seguir el arroyo hasta su origen se ha comprobado que el caudal disminuye paulatinamente. Es decir, hacia abajo el caudal aumenta coincidiendo con aportes laterales y por tanto demuestra que el agua del manantial no proviene del arroyo. La foto 8 muestra el valle que corta la caliza (la roca nevada sin árboles). La caliza situada al otro lado del arroyo se llama el Macizo de Oro. La cueva se encuentra a la derecha y algo por debajo de la foto. El límite entre la roca nevada y el bosque coincide con el techo de la caliza. La cueva está situada en el miembro de estratos más gruesos que se encuentra unos 20 metros por debajo (a la izquierda) del techo, pero al lado del arroyo desde donde se ha hecho la foto.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdtZWi3qNjElrmJMlUMAnu6gfgt7bR0DZ9wP2zkOk18zS8hJVKIgRb8VWE2QhvPduziwKj6n7g8mNYRr3mFUH6PNYhg-kjC_dvzzmqSKdcumptPE-dCwQiS886vdO662fdxFFrCeAAJ1s/s1600/foto+7a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373291134772690" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdtZWi3qNjElrmJMlUMAnu6gfgt7bR0DZ9wP2zkOk18zS8hJVKIgRb8VWE2QhvPduziwKj6n7g8mNYRr3mFUH6PNYhg-kjC_dvzzmqSKdcumptPE-dCwQiS886vdO662fdxFFrCeAAJ1s/s800/foto+7a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 7 muestra la Fuente de Oro y el arroyo a la derecha. El caudal de la fuente es mayor.</em><br />
<br />
Mirando el mapa geológico se puede ver que la cueva se encuentra dentro de un tramo de caliza que es limitado por dos arroyos mayores (números 1 y 2 en la figura 5). Usando la topografía como elemento divisorio (algo un poco arriesgado cuando se trata de karst), se ha dividido el tramo en cuatro segmentos. Los segmentos A y D desagüen hacia los arroyos mayores y los segmentos B y C hacia la Fuente de Oro. Se puede ver que el segmento C es mucho mayor que el segmento B, y por tanto es probable que funcione como proveedor de agua para el manantial (o por lo menos que la mayoría del agua proviene de este segmento).<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgliYWuRVrxijPk43BW8sQtotZUSHZnl_lbV4NvGReOQcREZDUX01LR-QNFggIxejrKHPvg9DKzEPV-6xtQl4ZVYC8rloiJwbepgRG6WGGv5fE2-B6Q4QGSS0wqYDZu2WDOvaoanpyhRfg/s1600/Foto+8A.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373181435979266" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgliYWuRVrxijPk43BW8sQtotZUSHZnl_lbV4NvGReOQcREZDUX01LR-QNFggIxejrKHPvg9DKzEPV-6xtQl4ZVYC8rloiJwbepgRG6WGGv5fE2-B6Q4QGSS0wqYDZu2WDOvaoanpyhRfg/s800/Foto+8A.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La foto 8 muestra el arroyo, el Macizo de Oro y el miembro de estratos más gruesos, que es cortado por el valle.</em><br />
<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh1Bs8dpaVGucAkS7REyOXPFFV74YUboboXc0w1WDOK9oWH_F7K-SF5s_fktCIYek3UOqn7i7flOoxKRoR5Xs8YwH9gkcP3x8qBv_ak30ej3iAn0OxwCHBON9OHrt45NMEKgt-pL12iJnI/s1600/Figura+5+Situaci%C3%B3n+geol%C3%B3gica+2.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469373015458095362" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh1Bs8dpaVGucAkS7REyOXPFFV74YUboboXc0w1WDOK9oWH_F7K-SF5s_fktCIYek3UOqn7i7flOoxKRoR5Xs8YwH9gkcP3x8qBv_ak30ej3iAn0OxwCHBON9OHrt45NMEKgt-pL12iJnI/s800/Figura+5+Situaci%C3%B3n+geol%C3%B3gica+2.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 406px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 5 muestra los 4 segmentos que poseen su propio sistema de desagüe.</em><br />
<br />
<strong>DETERMINACIÓN DE LA DIRECCIÓN DEL FLUJO QUE HA FORMADO LA CUEVA.</strong><br />
<em>INTRODUCCIÓN.</em>En este caso la cueva consiste prácticamente de una sola galería, que hoy en día se ha quedado desconectada de los flujos subterráneos principales. Actualmente solo existen flujos reducidos mantenidos por goteo del techo en épocas de lluvia, formando un estanque de unos 25 metros de largo alrededor del punto P (figura 4). Una tarea que hay que realizar siempre es intentar determinar la dirección del paleo-flujo (el flujo en el momento cuando la cueva todavía era activa) por una galería o cueva. Las dos herramientas más usadas son los golpes de gubia (tanto para galerías freáticas como vadosas) y la dirección de inclinación del suelo cuando se trata claramente de cañones (vadosos). En esta cueva no se ha encontrado golpes de gubia ,ni el suelo se baja en una dirección, así que no queda más remedio que juntar todas las demás indicaciones posibles.<br />
<br />
<em>FLUJO RESTRINGIDO POR UNA SOLA GALERÍA.</em>Como se trata de una galería de un tamaño bastante uniforme y que todos los conductos laterales son de un tamaño muy inferior, es aceptable creer que se trata de una unidad espeleogenética, es decir que toda la galería era ocupado por el mismo flujo. Por tanto, la dirección del flujo solo ha podido ser desde el final de la cueva hacia la entrada o viceversa.<br />
<br />
<em>LA TOPOGRAFÍA DE LA CUEVA SUPERPUESTA SOBRE UNA FOTO AÉREA.</em><br />
Si se mira la posición de la cueva sobre una foto aérea del terreno, donde también se ha indicado la fuente, el tubo de donde sale, el límite (techo) de la caliza (figura 6), el paquete de estratos favorable para la génesis de la cueva y el punto donde este paquete es cortado por el arroyo, se puede hacer varias observaciones:<br />
<strong>Primera:</strong> El manantial se encuentra al lado del arroyo (indicado en azul, siguiendo la línea de árboles y arbustos a la izquierda del camino) justo en el punto donde el arroyo sale de la caliza, es decir en el punto más bajo de la caliza.<br />
<strong>Segunda:</strong> El manantial sale de un tubo cuyo principio se encuentra a unos 16 metros desde la entrada de la cueva.<br />
<strong>Tercera:</strong> El trayecto recto de la cueva se encuentra en un paquete de estratos relativamente gruesos (más blanco en la foto), que es cortado por el arroyo (punto A, también ver foto 8). La única parte donde la cueva sale de este paquete son las galerías que se dirigen hacia la fuente (punto más bajo de la caliza), guiada por fracturas perpendiculares a la estratificación.<br />
<strong>Cuarta:</strong> El fondo del valle en el punto A se encuentra varios metros por encima del suelo de la cueva en su parte terminal.<br />
<strong>Quinta:</strong> Es en la parte final de la cueva donde la superficie inclinada de la caliza más se acerca al techo de la galería, es decir donde menos roca hay por encima.<br />
<br />
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgsFfo2CiZ_d02wlwoLoyGGOXKSXHk9HJnziYb8nDTTYydEFJCVI0NI7XUtta_tVEm6j07uFogoAzi2y6fOv47X9aN_qaB3CeVIqgOe4B2vi7Hgch_VhWTVUvgAneyGcZxV5b2k5Ld80VE/s1600/Figura+6+--a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469372880502707874" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgsFfo2CiZ_d02wlwoLoyGGOXKSXHk9HJnziYb8nDTTYydEFJCVI0NI7XUtta_tVEm6j07uFogoAzi2y6fOv47X9aN_qaB3CeVIqgOe4B2vi7Hgch_VhWTVUvgAneyGcZxV5b2k5Ld80VE/s800/Figura+6+--a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 462px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
<div align="justify">
</div>
<br />
<em>La figura 6 muestra la posición de la cueva sobre una foto de sigpac. La parte recta de la cueva se encuentra en un paquete de estratos gruesos (entre las dos líneas moradas) que es cortado por el arroyo en A (ver foto 8). La línea roja interrumpida indica la posición aproximada del techo de la formación y la fuente ( indicado con un círculo azul) se encuentra donde el arroyo sale de la formación de caliza. En realidad el agua sale por un tubo que empieza unos 6 metros más al norte de la fuente.</em><br />
<br />
<br />
<em>CONCLUSIONES.</em>La primera y segunda observación sugieren una fuerte relación entre la entrada de la cueva y la fuente y por tanto con el punto más bajo de la caliza. La tercera observación indica que la cueva se ha formado dentro de unos estratos favorables, solo para abandonarlos para poder desaguar en el punto más bajo de la caliza, usando las fisuras presentes en la roca. La cuarta observación indica que la cueva se encuentra más bajo que el arroyo en el punto A y parece que la cueva cruzaba por debajo del arroyo en dirección del Macizo de Oro (montaña adentro).<br />
Las primeras cuatro observaciones indican que la cueva se ha formado por un flujo proveniente del noreste, para manar en el punto más baja de la caliza, donde también en la actualidad se encuentra un manantial permanente. Es probable que este flujo cruzaba por debajo del arroyo y que su origen está en el Macizo del Oro, coincidiendo con el mayor segmento de absorción de agua de precipitación de la zona (segmento C en la figura 5).<br />
La quinta observación parece explicar porque hay tantos bloques caídos al final de la cueva: es en este punto donde la superficie más se acerca al techo de la cueva y donde por tanto los procesos de liberación de tensión aumentan la formación de fracturas. Es probable que existía una galería entre el final de la cueva y el arroyo (punto A) que se ha hundido.<br />
<br />
<br />
<strong>DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN DEL FLUJO.</strong><br />
El suelo original de la cueva está enmascarado por derrumbamientos (principio y final de la cueva), por formación de capas estalagmíticas (ambos procesos posterior a la formación de la cueva) y por deposición de un paquete de limo de grosor desconocido, lo que dificulta considerablemente una buena determinación del régimen del flujo. Sin embargo, enumerando las características que se han observado y también las que no se han observado, nos puede dar una idea. Por ejemplo, faltan las claras indicaciones de un flujo vadoso (un arroyo) como una galería en forma de cañón o un suelo que se inclina en una sola dirección, aunque ambos pueden estar tapados por el sedimento. Por otro lado, si se ha observado que los giros de la galería principal no son redondeados o lisos, pero que todos los tramos guiadas por fracturas se prolongan por alguna distancia, hecho que incluso es visible en la topografía (terminaciones de los tramos AB, HD y ON de la figura 4). También se puede ver que en estos tramos las paredes son más rugosas, en especial en el trayecto DH donde los estratos menos solubles sobresalen por doquier. No se ha observado golpes de gubia.<br />
Lo enumerado arriba hace pensar que la génesis de la cueva ha ocurrido principalmente en un ambiente anegado, donde el agua pude ensanchar las fisuras y disolver los estratos más solubles. La velocidad de un flujo en una galería inundada siempre es mucho menor que un flujo (con el mismo caudal) que corre por el suelo, lo que coincide con la ausencia de golpes de gubia. Por lo tanto se trata de un régimen freático y/o epifreático.<br />
Sin embargo, la mayor parte de las galerías de origen (epi)freático suelen tener una última fase vadosa. El curioso hecho de que el punto más alto del suelo se encuentra en H, un punto intermedio en la cueva, y que el suelo está completamente llano, parece indicar que este proceso también ha ocurrido en esta cueva, pero con un origen del agua de otro segmento.<br />
<br />
<br />
<strong>APORTE DEL AGUA DEL SEGMENTO B: Flujo en dos direcciones.</strong><br />
Es relativamente frecuente que una galería de origen claramente freático tenga un suelo llano de sedimento. La mayoría de las galerías freáticas suelen tener un último episodio donde es ocupada por una corriente vadosa que deposita el sedimento en el suelo. Lo curioso de esta cueva es que el punto más alto del suelo se encuentra en el punto H (un punto intermedio en la cueva) y que el suelo baja paulatinamente tanto hacia la entrada como hacia la terminación de la cueva. Este hecho no se había descubierto hasta levantar el trazado del suelo (ya en casa) y por eso en la segunda visita se ha prestado atención especial a este punto, con el resultado de encontrar un pequeño conducto freático (foto 9). El tubo se encuentra detrás de la rama y baja ligeramente por varios metros hasta perderse de vista. Este conducto se encuentra en el punto más occidental del paquete de estratos favorables (Ap en la figura 4) y su tamaño indica un aporte de agua relativamente pequeño. Se ha interpretado como el desagüe del segmento B, que ha seguido funcionando hasta después del abandonamiento de la galería por el flujo principal (proveniente del segmento C). Cuando agua con sedimento sale de un pequeño tubo para entrar en una superficie mucho más grande, la velocidad del flujo se reduce y el sedimento es depositado. De esta manera el suelo en el punto H se ha elevado y el agua ha empezado a fluir hacia ambos lados (tanto hacia la salida como hacia la terminación de la cueva). El proceso de bifurcación de un flujo también se puede ver donde un aporte de agua de arriba (o desde un lateral) ha formado una elevación estalagmítica en medio de una galería y donde es frecuente que el agua escurre hacia los dos lados. Otra posibilidad es que la salida del conducto pequeño coincide con un punto elevado, ya existente, en la galería. Solo una excavación del suelo lo puede probar.<br />
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Si la interpretación arriba expuesta es cierta, significaría que el desagüe del nivel freático del segmento B estaba un poco más alto que el nivel freático del segmento C (porque el nivel del segmento B llegaría hasta la salida del conducto pequeño, el punto H, para desaguar en una galería seca y ya abandonada como desagüe del segmento C). Esto no es de extrañar, porque el desagüe del segmento C es mucho más caudaloso y por tanto ensancha más rápido las fisuras (evento de ruptura), para luego adaptarse a este ensanchamiento con una bajada del nivel freático.<br />
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<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiL-6k1hFlbLaqciVmu1CKEcmqlK4-CLItT7eG_WIYzUyV0MHkbJ2EZ2-0dTTEwdKxLGEoxLL3fTr1qtMkCc0KJN96kvVrjCN_1YwbhX4TY1EcbWnyu2stw1K46553uNIiDDzBK0nf1v44/s1600/Foto+9+DSCN4569+agujero+a.jpg"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5469372719880168562" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiL-6k1hFlbLaqciVmu1CKEcmqlK4-CLItT7eG_WIYzUyV0MHkbJ2EZ2-0dTTEwdKxLGEoxLL3fTr1qtMkCc0KJN96kvVrjCN_1YwbhX4TY1EcbWnyu2stw1K46553uNIiDDzBK0nf1v44/s800/Foto+9+DSCN4569+agujero+a.jpg" style="cursor: hand; display: block; height: 600px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 800px;" /> </a><br />
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<em>La foto 9 muestra el conducto pequeño, el antiguo aporte de agua en el punto H.</em><br />
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<strong>ORIGEN DE LAS PAREDES COMPLETAMENTE LISAS.</strong><br />
Las paredes lisas que ocupan gran parte de los tramos “paralelos”, muestran pocas señales de disolución, lo que no parecen coincidir con un régimen freático (donde todos los puntos solubles son atacados). En este caso la propia cueva nos muestra ejemplos que sugieran una explicación. La foto 5 muestra un bloque deslizado entre sus dos juntas (en este caso obstruyendo la cueva). Aparentemente se trata de estratos relativamente gruesos, pero con juntas muy débiles (con mucha arcilla). De este modo los bloques caídos del techo y las placas desprendidas de las paredes dejaron unas huellas que son la superficie de los estratos todavía en situ. Es probable que este proceso ha sido dominante en el régimen epifreático, cuando la cueva se vaciaba en temporada seca y la falta de presión hidrostática provocaba los desprendimientos. De este modo las paredes lisas se formaron en el último estadio de formación y hubo relativamente poco tiempo para su disolución (especialmente en sus partes altas). Parte de los bloques caídos pueden haberse disueltos (el suelo es el último en secarse), otra parte puede estar tapada por los sedimentos y una parte todavía está allí.<br />
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<strong>RESUMEN.</strong><br />
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Un estudio de los datos ha llegado a la conclusión que la cueva se ha formado principalmente en un régimen (epi)freático, disuelto por un flujo procedente del Macizo de Oro (segmento C), seguido por un flujo vadoso mucho más reducido, procedente del segmento B. Desde su punto de entrada en la cueva (H) la corriente vadosa ha fluido en dos direcciones, tanto hacia la salida como cueva adentro. La galería está restringida a un paquete favorable de estratos gruesos (aunque con juntas débiles), siguiendo principalmente los propios estratos y en menor medida por fisuras (casi) perpendiculares a la estratificación. La única parte de la cueva que no se encuentra dentro de este paquete favorable coincide con el último tramo (tramo de la entrada), cuando el flujo buscaba un camino hacia el punto más bajo de la caliza para desaguar, donde también en la actualidad se encuentra el manantial principal de la zona.<br />
Los techos y paredes de los tramos paralelos están marcados por desprendimientos de roca. En los techos de los tramos perpendiculares la fisura original suele ser visible y las paredes están marcadas por estratos sobresalientes.<br />
Este artículo sirve como ejemplo para demostrar como juntando toda las indicaciones posibles, se puede llegar a una conclusión probable (aunque puede que sea errónea).<br />
De todos modos, tengo que reconocer que dentro de la cueva se han hecho varias observaciones que permiten llegar hasta una interpretación todavía más detallada, pero que se han omitido para no obscurecer los puntos más importantes. </div>
Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-1022068003684467853.post-57592356635883719662010-03-24T18:33:00.014+01:002010-03-25T13:16:05.752+01:00BUSCANDO CUEVAS: Las zonas más favorables en las paredes de un barranco.<div align="center"><br /><strong><span style="font-size:130%;">Marius van Heiningen</span></strong><br /><a href="mailto:mvheiningen@gmail.com">mvheiningen@gmail.com</a><br /><br /></div><div align="justify"><strong>INTRODUCCIÓN.<br /></strong><br />Los espeleólogos exploradores saben que un barranco que corta un macizo de caliza es un lugar probable de encontrar cuevas y manantiales. También saben que la distribución de las cuevas por las paredes no es homogénea, sino que existen zonas más favorables y zonas menos favorables. Este artículo trata de explicar algunas reglas generales acerca de los lugares más probables de encontrar cuevas. Incluso si el método de exploración consiste de una minuciosa inspección de toda una ladera, sigue siendo importante saber qué zonas merecen todavía un poco más de atención. Si al contrario se trata de una exploración global, lo mejor es concentrarse en las zonas favorables. Tengo que decir con énfasis que solo se trata de unas reglas muy generalizadas, a veces muy útiles especialmente si no se dispone de mucha información de la zona en concreto, pero que la distribución exacta de las cuevas depende de muchas factores de los cuales el carácter de los estratos y la historia geológica de la zona son muy importantes.<br /><br /><br /><strong>LA DIVISIÓN EN ZONAS DE LAS PAREDES DE UN BARRANCO.</strong><br /><br />En artículos anteriores ya se ha insistido en la importancia de encontrar el punto topográficamente más bajo de un acuífero, por ser el punto preferencial de desagüe.<br />En este caso la línea de puntos más bajos la constituye el lecho del río que fluye, al menos parte del año, por el fondo del barranco. Los manantiales perennes, si las hay, suelen estar situados en una franja alrededor del río, incluso es frecuente que manen directamente en el cauce lo que puede dificultar su localización. Salvo que se trate de una estratificación (sub)horizontal, es raro que un manantial se encuentre a más de algunas decenas de metros por encima del río. Los aliviaderos (fuentes intermitentes) si que son frecuentes hasta una altura de hasta varias decenas de metros. Como las cuevas son los conductos fósiles y activos de un acuífero de tal tamaño que son penetrables por el hombre, están íntimamente relacionadas con los manantiales, y por tanto las debemos buscar en sus inmediaciones.<br />Cerca del fondo se puede encontrar las galerías activas o abandonadas recientemente (medido en tiempo geológico), mientras que las galerías abandonadas desde hace más tiempo se encuentran a cierta altura sobre el lecho. En la parte superior de las paredes se encuentran las galerías más antiguas, cuyas galerías a menudo se han derrumbado o taponado por sedimentación. Por tanto se puede dividir una ladera de un barranco en tres zonas, según las posibilidades de encontrar cuevas con ciertas características.<br /><br /><em>ZONACIÓN DE LAS LADERAS DE UN BARRANCO.<br /></em>Primero hay que decir que la zonación descrita a continuación solo es válida para formaciones cuyos estratos tienen cierta inclinación, de tal modo que todos los estratos cruzan el fondo del barranco (al contrario de estratos horizontales).<br />Las laderas de un barranco se pueden dividir en: la zona baja, la zona media y la zona alta.<br /><strong>En la zona baja</strong> se encuentran los manantiales, las galerías activas, los aliviaderos (zona epifreática) y las galerías abandonadas relativamente recientemente. En esta zona existen las mejores posibilidades de encontrar galerías que dan acceso a una red subterránea de cuevas, porque los conductos derrumbados o colmatados por espeleotemas son todavía mínimos. Los mayores problemas son, la estrechez de galerías y que se encuentren anegadas. Dar un valor para el límite superior de esta zona es muy arriesgado porque depende en gran medida de la velocidad de encaje del río (entre otras cosas), pero se puede pensar que está entre 10 y 40 metros por encima del río, aunque puede ser bastante más. Esta es una zona muy favorable.<br /><strong>En la zona media</strong> se encuentran las galerías abandonadas hace relativamente algo más de tiempo. En esta zona existe más riesgo de encontrar galerías colmatadas o derrumbadas, aunque con menos riesgo de conductos inundados. El límite superior de esta zona es todavía más incierto, pero se pudiera pensar en unos 100 metros por encima del río. Este valor es totalmente arbitrario y hay que tomarlo con la misma precaución como en el caso anterior. Esta es una zona favorable.<br /><strong>La zona alta</strong> consiste de toda la pared que se encuentra por encima de la zona media.<br />Las cuevas que se encuentran en esta zona son frecuentemente obstruidas, tanto por derrumbamientos (especialmente en las entradas) como por formación de espeleotemas.<br />Esta es la zona menos favorable.<br /><br /><br /></div><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj4k7xCgRomslsaG6ID_4ijJT5spzUGGPQ_Nj89cNJhdYdWNEa-qb3Tz2Sy3ka8l4hKyTIqcxnXuGHya5BmrY5453vK0rBhEqLmYfAL1rKRhh8q0rhqgckIdP2Sc9OKZ1hMIuNSic-IUOg/s1600/figura+1b.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 612px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452255496883967938" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj4k7xCgRomslsaG6ID_4ijJT5spzUGGPQ_Nj89cNJhdYdWNEa-qb3Tz2Sy3ka8l4hKyTIqcxnXuGHya5BmrY5453vK0rBhEqLmYfAL1rKRhh8q0rhqgckIdP2Sc9OKZ1hMIuNSic-IUOg/s800/figura+1b.jpg" /></a><br /><em>La figura 1 muestra una formación de caliza cortada por un río, representada sobre un mapa. Para más detalles ver el texto.</em><br /><br />La figura 1 muestra un ejemplo esquematizado de una formación de caliza (naranja) formando un altiplano con dolinas (óvalos negros), que es cortado por un río. El rumbo de la formación es este-oeste y la estratificación es vertical, mientras que el río fluye desde el norte hacia el sur. Tanto al norte como al sur se encuentran formaciones impermeables. La precipitación que cae sobre la caliza es absorbida y fluye por conductos subterráneos hacia los puntos de desagüe del acuífero que se encuentran en el fondo del barranco que corta la caliza. Las líneas negras son las curvas de nivel. Las tres zonas de las laderas del barranco están indicadas como zona muy favorable, zona favorable y zona menos favorable.<br /><br />La figura 2 muestra la pared occidental del perfil longitudinal del barranco (AB en la figura 1), donde se ha indicado la zona baja (verde), media (amarillo) y alta (rosa).<br /><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiKUrm6OSUZUmjERcbm-SZfRUUbNhJZY-y_gpFQ8FxQ_ud1tF4tNZzoCxylhGo456r0WvzfSeFj1MS3vXJW8b4KZYm7evnaIhAYhUBHkTl4yyGij8ZCBadXXKpn9BxIo_Ewz3cMfwDFE04/s1600/figura+2b.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 420px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452255404264946514" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiKUrm6OSUZUmjERcbm-SZfRUUbNhJZY-y_gpFQ8FxQ_ud1tF4tNZzoCxylhGo456r0WvzfSeFj1MS3vXJW8b4KZYm7evnaIhAYhUBHkTl4yyGij8ZCBadXXKpn9BxIo_Ewz3cMfwDFE04/s800/figura+2b.jpg" /></a><br /><em>La figura 2 muestra el perfil longitudinal del barranco.<br /></em><br />La figura 3 muestra el perfil transversal del barranco (CD en la figura 1), donde se indican las tres zonas. El número 1 es un manantial subacuático que brota de un conducto freático muy estrecho (15), el 2 es un manantial que brota de una galería freática, el 3 es una galería activa con un arroyo y el 4 es una galería recientemente abandonada, todos son elementos típicos de la zona baja (más favorable).<br />El 5 es una galería que da acceso al sistema, abandonada hace algo más de tiempo, con algunas obstrucciones en forma de espeleotemas (12) y desprendimientos (13).<br />El 6 es una galería cuyo entrada se encuentra obstruida por un derrumbamiento, el 7 es una galería tapada por espeleotemas, el 8 es una galería que da acceso a cuevas (no todas están tapadas), el 9 es un pozo cerrado, el 10 es un pozo abierto y el 11 son posibles prolongaciones colmatadas por espeleotemas. Todos son elementos típicos de la zona alta.<br />El 14 es un lago subterráneo.<br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjfQpb4xWs7AWyNJlPurKv5vCVI70Dk-iUfpdW984A26U7tfmtwRiZ8GtUDhrpFXc_3tvxg7_U3b6g4hBeifLw0iE1IZEpNGaZEFB-m2ml58MyET8TBrHx0vZh3gnDMgn7Be2KEAwIKk0Q/s1600/figura+3b.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 544px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452537977754088002" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjfQpb4xWs7AWyNJlPurKv5vCVI70Dk-iUfpdW984A26U7tfmtwRiZ8GtUDhrpFXc_3tvxg7_U3b6g4hBeifLw0iE1IZEpNGaZEFB-m2ml58MyET8TBrHx0vZh3gnDMgn7Be2KEAwIKk0Q/s800/figura+3b.jpg" /></a><br /><em>La figura 3 muestra el perfil transversal del barranco. Para el significaado de los números ver el texto.</em><br /><br />Hay que entender que se trata de un modelo cualitativo sobre las posibilidades de encontrar cuevas y que además sólo es válido para una estratificación inclinada. Según este modelo hay menos posibilidades de encontrar galerías extensas con el aumento de la altura sobre el fondo del valle.<br /><br /><br /><strong>LA INFLUENCIA DE LOS MIEMBROS EN LA ZONACIÓN.<br /></strong><br />Hasta ahora se ha tratado a la formación de caliza como una masa homogénea, es decir que todas las partes tienen las mismas características. En realidad, en las formaciones suelen existir miembros más favorables a la karstificación (miembros con estratificación gruesa o sin estratificación), miembros menos favorables (estratificación fina o con juntas débiles) y miembros que no son favorables (margas).<br />La figura 4 muestra una representación de un altiplano de caliza cortado por un barranco, con un río en el fondo. La caliza está compuesta de 3 miembros favorables para el desarrollo de cuevas (calizas de estratos gruesos) y 2 miembros no favorables (margas). Los afloramientos de los miembros favorables suelen forman paredes más abruptas, mientras que el relieve de las margas es mucho más suave. La caliza se encuentra entre dos formaciones impermeables. Las líneas finas en negro indican la inclinación de la superficie.<br /><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJdmsC_oXlTufJaYhbwBEspw7enE6q6nXkzHKClfCerXm3k4o9Sk-MW5O9snDLTz_tAyk8Ey1uRbty1RrIwk7fzYh5BXkgGSRPOxDMSfwdYlCOeXFL4FXm5zt0lUrHoc-Beg4yX4lmE24/s1600/figura+4.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 474px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452255157993959314" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiJdmsC_oXlTufJaYhbwBEspw7enE6q6nXkzHKClfCerXm3k4o9Sk-MW5O9snDLTz_tAyk8Ey1uRbty1RrIwk7fzYh5BXkgGSRPOxDMSfwdYlCOeXFL4FXm5zt0lUrHoc-Beg4yX4lmE24/s800/figura+4.jpg" /></a><br /><em>La figura 4 muestra una representación de un altiplano de caliza cortado por un barranco con un río en el fondo. Para los detalles ver el texto.</em><br /><br />La figura 5 muestra la misma caliza e indica las diferentes zonas presentes en los miembros favorables. Se nota que las zonas no se encuentran en una línea vertical, pero que siguen la inclinación de los estratos. Como en las margas no se forman cuevas tampoco hay una zonación. Por tanto es importante poder distinguir entre miembros favorables y miembros poco favorables para la formación de cuevas.<br /><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxXlPtS7YvVkGAsfH63rvV00RpV_n6Mrp8bgvADcKmklJnbarHf-fGaFQ8NGAW08A4OFE597cZVaV-x5ndxZ1k4MuL7r4vaUfy5o0CH5hEakYzmtDQwyYGNMWL2vBflxDsSohbPHBoxAw/s1600/figura+5a.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 474px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452255055120546258" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxXlPtS7YvVkGAsfH63rvV00RpV_n6Mrp8bgvADcKmklJnbarHf-fGaFQ8NGAW08A4OFE597cZVaV-x5ndxZ1k4MuL7r4vaUfy5o0CH5hEakYzmtDQwyYGNMWL2vBflxDsSohbPHBoxAw/s800/figura+5a.jpg" /></a><br /><em>La figura 5 muestra zonación que es restringida a los miembros favorables.<br /></em><br /><em>ESTRATIFICACIÓN HORIZONTAL.</em><br />Si la estratificación es (sub) horizontal, entonces es imposible que los miembros favorables superiores desagüen directamente hacia el fondo del barranco. En este caso incluso las cuevas activas se encuentran a una altura considerable (figura 6). Un buen ejemplo es el barranco del río Asón (Cantábria), donde el yacimiento del río viene de una cueva situada unos 100 metros por encima del valle, formando una bella cascada. Los puntos más favorables hay que buscarlos en la base de cada miembro favorable.<br /><br /><em>HISTORIA GEOLÓGICA.<br /></em>La historia geológica de una región puede jugar un papel importante. Por ejemplo en la Cordillera Cantábrica hubo una marcada erosión durante los últimos 2 o 3 millones de años, precedido por una época muy tranquila de varios millones de años. En este época se habían formado varias cuevas amplias y horizontales que estaban en equilibrio con el antiguo nivel de base. Ahora estas cuevas se encuentran entre 100 y 200 metros por encima de los valles, pero por su volumen no se han tapado. Algunos ejemplos son la Cueva de Valporquero, la Cueva Rubio (ambas en el desfiladero del río Torío) y la Cueva el Carrascal (Santa Olaja de la Varga).<br /><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZvE0fc4-4tT1Umk7tEFnkGlu_wfwnfy9bYz4jR7A4hD4Lx9GG3-rq6t3xMAviKLWNUVkMEfuTsPaS1ECT4yojiadd2WkfeQcCORGVkgQ3cbrgDA2vAzvdM9Or9s987N3zNnUIdLRaHFo/s1600/figura+6a.jpg"><img style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 0px auto 10px; WIDTH: 800px; DISPLAY: block; HEIGHT: 408px; CURSOR: hand" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5452254949825587666" border="0" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZvE0fc4-4tT1Umk7tEFnkGlu_wfwnfy9bYz4jR7A4hD4Lx9GG3-rq6t3xMAviKLWNUVkMEfuTsPaS1ECT4yojiadd2WkfeQcCORGVkgQ3cbrgDA2vAzvdM9Or9s987N3zNnUIdLRaHFo/s800/figura+6a.jpg" /></a><br /><br /><br /><em>La figura 6 muestra el desagüe de sistemas activos situados en la parte baja de miembros favorables (sub)horizontales.<br /></em><br /><br /><strong>RESUMEN.<br /></strong><br />Como regla general se puede decir que la posibilidad de encontrar cuevas extensas en un barranco disminuye con la altura sobre el río. En este artículo se ha dividido la ladera de grosso modo en tres zonas: la zona baja o la zona muy favorable, la zona media o la zona favorable y la zona alta o la zona menos favorable. Como las cuevas suelen estar restringidas a ciertos miembros, también lo está la zonación. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la historia geológica puede ejercer una fuerte influencia sobre la distribución de las cuevas. Este modelo no es válido para formaciones con una estratificación (sub)horizontal.<br /><p><br /></p>Marius van Heiningenhttp://www.blogger.com/profile/13938252762582377747noreply@blogger.com1