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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A3 - Avalanchas y Flujos de Masa
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4768
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Carga gravitacional y tensión de corte
¿Qué carga mecánica acerca el manto al fallo?
Grupo 2: Grupo 2: Resistencia del estrato débil
¿Qué propiedades resisten el deslizamiento inicial?
Grupo 3: Grupo 3: Fractura e iniciación de avalancha
¿Cómo se cruza el umbral y se inicia el movimiento?
Grupo 4: Grupo 4: Dinámica granular y resistencias
¿Cómo se propaga y frena una avalancha una vez iniciada?
Grupo 5: Grupo 5: Régimen de nieve polvo e impacto
¿Cómo cambia el flujo rápido de partículas suspendidas y qué impacto produce?
Grupo 6: Grupo 6: Flujo viscoplástico de detritos glaciares
¿Cómo responde la mezcla agua-sedimento a un esfuerzo con umbral?
Grupo 7: Grupo 7: Volumen, recorrido y deposición
¿Qué controla cuánto material se moviliza y hasta dónde llega?
ID:1741
Grupo 1: Grupo 1: Carga gravitacional y tensión de corte
Descripción
¿Qué carga mecánica acerca el manto al fallo?
Pregunta clave: ¿Qué carga mecánica acerca el manto al fallo?
Las avalanchas de nieve son flujos gravitacionales rápidos que descienden ladera abajo, y se desencadenan cuando la tensión de corte que el peso del manto de nieve aplica sobre un estrato débil supera la resistencia al corte de ese mismo estrato débil o de la interfaz crítica entre capas. Cuanto mayor es la cohesión del estrato débil y cuanto mayor es su ángulo de fricción interna, mayor es la resistencia al corte de ese estrato débil, y más tensión de corte hace falta para que la avalancha de nieve se desencadene. La distancia de recorrido de una avalancha de nieve o de un flujo de detritos glaciares escala con su volumen total: cuanto mayor es el volumen total de nieve, hielo o sedimento involucrado, mayor es la distancia de recorrido que ese flujo de masa alcanza antes de detenerse, con la misma tensión de corte inicial y la misma resistencia al corte descritas al comienzo de esta descripción determinando, en última instancia, cuánta masa entra en movimiento y cuán lejos llega.
ID:6195
Grupo 2: Grupo 2: Resistencia del estrato débil
Descripción
¿Qué propiedades resisten el deslizamiento inicial?
Pregunta clave: ¿Qué propiedades resisten el deslizamiento inicial?
En la etapa de iniciación, la resistencia al corte del estrato débil depende de dos propiedades de ese mismo estrato débil: su cohesión, la fuerza con la que las propias partículas de nieve del estrato débil se mantienen unidas entre sí, y su ángulo de fricción interna, que mide cuánto se resisten esas partículas de nieve a deslizar unas sobre otras bajo una carga dada. Cuanto mayor es la cohesión del estrato débil y cuanto mayor es su ángulo de fricción interna, mayor es la resistencia al corte de ese estrato débil, y más tensión de corte hace falta para que la avalancha de nieve se desencadene. Las avalanchas de nieve son flujos gravitacionales rápidos que descienden ladera abajo, y se desencadenan cuando la tensión de corte que el peso del manto de nieve aplica sobre un estrato débil supera la resistencia al corte de ese mismo estrato débil o de la interfaz crítica entre capas.
ID:6196
Grupo 3: Grupo 3: Fractura e iniciación de avalancha
Descripción
¿Cómo se cruza el umbral y se inicia el movimiento?
Pregunta clave: ¿Cómo se cruza el umbral y se inicia el movimiento?
Se distinguen dos tipos principales de avalanchas de nieve: las avalanchas de placa, en las que un estrato cohesivo de nieve se fractura de golpe sobre la capa débil que tiene debajo, y las avalanchas de nieve polvo, nubes de partículas de nieve suspendidas en el aire que se comportan como un fluido denso mientras descienden. Cuanto mayor es la cohesión del estrato débil y cuanto mayor es su ángulo de fricción interna, mayor es la resistencia al corte de ese estrato débil, y más tensión de corte hace falta para que la avalancha de nieve se desencadene. Este comportamiento viscoplástico es lo que distingue a un flujo de detritos glaciares tanto de una avalancha de placa como de una avalancha de nieve polvo, aunque los tres fenómenos comparten el mismo origen gravitacional descrito al comienzo.
ID:6197
Grupo 4: Grupo 4: Dinámica granular y resistencias
Descripción
¿Cómo se propaga y frena una avalancha una vez iniciada?
Pregunta clave: ¿Cómo se propaga y frena una avalancha una vez iniciada?
El segundo componente es un componente turbulento, que depende de la velocidad de la propia avalancha de nieve y se vuelve más importante cuanto más rápido fluye la avalancha de nieve, de modo que a baja velocidad domina la fricción basal mientras que a alta velocidad domina el componente turbulento. El primer componente es la fricción basal, que depende de cuánto roza la avalancha de nieve contra el terreno que tiene debajo mientras desciende. La distancia de recorrido de una avalancha de nieve o de un flujo de detritos glaciares escala con su volumen total: cuanto mayor es el volumen total de nieve, hielo o sedimento involucrado, mayor es la distancia de recorrido que ese flujo de masa alcanza antes de detenerse, con la misma tensión de corte inicial y la misma resistencia al corte descritas al comienzo de esta descripción determinando, en última instancia, cuánta masa entra en movimiento y cuán lejos llega.
ID:6198
Grupo 5: Grupo 5: Régimen de nieve polvo e impacto
Descripción
¿Cómo cambia el flujo rápido de partículas suspendidas y qué impacto produce?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia el flujo rápido de partículas suspendidas y qué impacto produce?
Se distinguen dos tipos principales de avalanchas de nieve: las avalanchas de placa, en las que un estrato cohesivo de nieve se fractura de golpe sobre la capa débil que tiene debajo, y las avalanchas de nieve polvo, nubes de partículas de nieve suspendidas en el aire que se comportan como un fluido denso mientras descienden. El comportamiento esperado de estos flujos de masa incluye velocidades pico de entre diez y cien metros por segundo para las avalanchas de nieve polvo, y presiones de impacto de entre diez y mil kilopascales contra cualquier obstáculo en su camino. Este comportamiento viscoplástico es lo que distingue a un flujo de detritos glaciares tanto de una avalancha de placa como de una avalancha de nieve polvo, aunque los tres fenómenos comparten el mismo origen gravitacional descrito al comienzo.
ID:6199
Grupo 6: Grupo 6: Flujo viscoplástico de detritos glaciares
Descripción
¿Cómo responde la mezcla agua-sedimento a un esfuerzo con umbral?
Pregunta clave: ¿Cómo responde la mezcla agua-sedimento a un esfuerzo con umbral?
Los flujos de detritos glaciares combinan agua de fusión con sedimentos, y a diferencia de las avalanchas de nieve descritas antes, exhiben un comportamiento viscoplástico: un flujo de detritos glaciares se comporta como un sólido rígido mientras el esfuerzo aplicado sobre él se mantiene por debajo de un umbral, pero empieza a fluir como un líquido viscoso en cuanto ese esfuerzo supera ese mismo umbral. Este comportamiento viscoplástico es lo que distingue a un flujo de detritos glaciares tanto de una avalancha de placa como de una avalancha de nieve polvo, aunque los tres fenómenos comparten el mismo origen gravitacional descrito al comienzo. La distancia de recorrido de una avalancha de nieve o de un flujo de detritos glaciares escala con su volumen total: cuanto mayor es el volumen total de nieve, hielo o sedimento involucrado, mayor es la distancia de recorrido que ese flujo de masa alcanza antes de detenerse, con la misma tensión de corte inicial y la misma resistencia al corte descritas al comienzo de esta descripción determinando, en última instancia, cuánta masa entra en movimiento y cuán lejos llega.
ID:6200
Grupo 7: Grupo 7: Volumen, recorrido y deposición
Descripción
¿Qué controla cuánto material se moviliza y hasta dónde llega?
Pregunta clave: ¿Qué controla cuánto material se moviliza y hasta dónde llega?
La distancia de recorrido de una avalancha de nieve o de un flujo de detritos glaciares escala con su volumen total: cuanto mayor es el volumen total de nieve, hielo o sedimento involucrado, mayor es la distancia de recorrido que ese flujo de masa alcanza antes de detenerse, con la misma tensión de corte inicial y la misma resistencia al corte descritas al comienzo de esta descripción determinando, en última instancia, cuánta masa entra en movimiento y cuán lejos llega.
ID:6201