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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A5 - Subsidencia y Colapso Diferencial
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:4480
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: Mecanismos de origen de la subsidencia
La subsidencia es el descenso de la superficie terrestre y puede ser diferencial dentro de una misma región. El storyboard distingue cinco mecanismos de origen: disolución kárstica, extracción de fluidos, compactación natural en deltas, colapso de caldera volcánica y subsidencia tectónica en un rift. Estos mecanismos convergen sobre el descenso superficial, pero no se proporciona una función común que traduzca cada fuente a una magnitud de subsidencia. La rama kárstica puede además culminar en colapso catastrófico, mientras que las otras ramas se describen principalmente como hundimiento.
Grupo 2: Grupo 2: Extracción de fluidos y presión efectiva
La extracción de agua, petróleo o gas reduce el contenido de fluido del subsuelo y hace descender la presión del agua en los poros. Cuando la presión de poro disminuye, aumenta la presión efectiva que debe soportar el sedimento. Esa transferencia de carga hacia el esqueleto sedimentario es el mecanismo intermedio explícito entre extracción y compactación. El storyboard especifica la dirección de ambas dependencias, pero no entrega una ecuación constitutiva presión de poro–presión efectiva.
Grupo 3: Grupo 3: Compactación inducida por extracción
La compactación inducida por extracción depende de la respuesta mecánica del acuífero. La subsidencia producida es proporcional al producto de tres factores explícitos: compresibilidad del acuífero, espesor de la capa saturada y descenso de la presión de poro. Una mayor compresibilidad, mayor espesor saturado o mayor caída de presión produce mayor subsidencia. Como referencia observable, la Ciudad de México acumuló subsidencias de hasta diez metros durante el siglo XX; el texto no proporciona la constante de proporcionalidad ni separa deformación elástica e irreversible.
Grupo 4: Grupo 4: Subsidencia deltaica compuesta
En los deltas del Nilo y del Po actúan conjuntamente la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios desde río arriba. La combinación produce una tasa de hundimiento de aproximadamente 5–15 mm/año. El ascenso simultáneo del nivel del mar amplifica el efecto experimentado por esos deltas, por lo que debe conservarse separado del hundimiento del terreno como contribución adicional a la pérdida relativa de elevación. No se especifican pesos aditivos ni una ley cuantitativa para combinar los tres mecanismos de subsidencia.
Grupo 5: Grupo 5: Crecimiento silencioso de cavidades kársticas
En rocas carbonatadas y evaporíticas, la disolución kárstica genera y hace crecer cavidades subterráneas. El crecimiento ocurre silenciosamente y puede no producir ninguna señal visible en superficie durante su desarrollo. El radio de la cavidad es una magnitud geométrica relevante porque posteriormente entra en la estabilidad del techo. El storyboard no entrega una ley de velocidad de disolución ni una relación temporal entre disolución y crecimiento del radio.
Grupo 6: Grupo 6: Estabilidad del techo y colapso súbito
El techo de una cavidad kárstica permanece estable o colapsa según su factor de seguridad. Ese factor depende de tres elementos explícitos: espesor del techo, radio de la cavidad y propiedades mecánicas de la roca. Un techo más grueso aporta mayor capacidad resistente, mientras que una cavidad de mayor radio exige sostener una luz mayor; las propiedades mecánicas controlan la resistencia disponible. El texto no proporciona la forma funcional del factor de seguridad ni un valor crítico explícito, aunque el colapso implica que la estabilidad deja de ser suficiente.
Grupo 7: Grupo 7: Dolinas y descenso superficial catastrófico
Cuando el techo pierde estabilidad, colapsa de golpe y produce un descenso súbito de la superficie en forma de dolina de colapso. Las dolinas aparecen sin aviso previo porque la etapa de crecimiento de la cavidad puede carecer de señales superficiales. El diámetro observable de las dolinas se sitúa entre aproximadamente 1 y 1000 m. Este grupo cierra la cadena causal desde disolución subterránea silenciosa, crecimiento de cavidad y pérdida de estabilidad hasta el colapso superficial catastrófico.
ID:1646
Grupo 1: Grupo 1: Mecanismos de origen de la subsidencia
Descripción
La subsidencia es el descenso de la superficie terrestre y puede ser diferencial dentro de una misma región. El storyboard distingue cinco mecanismos de origen: disolución kárstica, extracción de fluidos, compactación natural en deltas, colapso de caldera volcánica y subsidencia tectónica en un rift. Estos mecanismos convergen sobre el descenso superficial, pero no se proporciona una función común que traduzca cada fuente a una magnitud de subsidencia. La rama kárstica puede además culminar en colapso catastrófico, mientras que las otras ramas se describen principalmente como hundimiento.
Pregunta clave: ¿Qué procesos pueden originar subsidencia y colapso diferencial?
La subsidencia es el descenso de la superficie terrestre y puede ser diferencial dentro de una misma región. El storyboard distingue cinco mecanismos de origen: disolución kárstica, extracción de fluidos, compactación natural en deltas, colapso de caldera volcánica y subsidencia tectónica en un rift. Estos mecanismos convergen sobre el descenso superficial, pero no se proporciona una función común que traduzca cada fuente a una magnitud de subsidencia. La rama kárstica puede además culminar en colapso catastrófico, mientras que las otras ramas se describen principalmente como hundimiento. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift. La extracción de fluidos del subsuelo produce una subsidencia proporcional al producto de tres factores: la compresibilidad del propio acuífero, el espesor de la capa saturada de agua que ese acuífero contenía, y cuánto desciende la presión del agua dentro de los poros del sedimento a medida que ese fluido se extrae; cuando la presión de poro desciende, la presión efectiva que el sedimento debe soportar aumenta, y ese sedimento se compacta en consecuencia. El comportamiento esperado en las zonas kársticas es la aparición repentina de dolinas de colapso, con diámetros de entre uno y mil metros, que emergen sin ningún aviso previo, cerrando así el vínculo entre la disolución silenciosa del subsuelo y el descenso súbito de la superficie con el que empezó esta descripción de la subsidencia y el colapso diferencial. La subsidencia es el descenso de la superficie terrestre, y suele ocurrir de forma diferencial, hundiéndose más en unos puntos que en otros dentro de una misma región.
ID:3341
Grupo 2: Grupo 2: Extracción de fluidos y presión efectiva
Descripción
La extracción de agua, petróleo o gas reduce el contenido de fluido del subsuelo y hace descender la presión del agua en los poros. Cuando la presión de poro disminuye, aumenta la presión efectiva que debe soportar el sedimento. Esa transferencia de carga hacia el esqueleto sedimentario es el mecanismo intermedio explícito entre extracción y compactación. El storyboard especifica la dirección de ambas dependencias, pero no entrega una ecuación constitutiva presión de poro–presión efectiva.
Pregunta clave: ¿Cómo transforma la extracción de fluidos la presión soportada por el sedimento?
La extracción de agua, petróleo o gas reduce el contenido de fluido del subsuelo y hace descender la presión del agua en los poros. Cuando la presión de poro disminuye, aumenta la presión efectiva que debe soportar el sedimento. Esa transferencia de carga hacia el esqueleto sedimentario es el mecanismo intermedio explícito entre extracción y compactación. La extracción de fluidos del subsuelo produce una subsidencia proporcional al producto de tres factores: la compresibilidad del propio acuífero, el espesor de la capa saturada de agua que ese acuífero contenía, y cuánto desciende la presión del agua dentro de los poros del sedimento a medida que ese fluido se extrae; cuando la presión de poro desciende, la presión efectiva que el sedimento debe soportar aumenta, y ese sedimento se compacta en consecuencia. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift. En los deltas del Nilo y del Po, la combinación de la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios que antes llegaban desde río arriba produce un hundimiento de entre cinco y quince milímetros por año, un hundimiento que además se ve amplificado por el ascenso del nivel del mar que esos mismos deltas enfrentan al mismo tiempo. El comportamiento esperado en las zonas kársticas es la aparición repentina de dolinas de colapso, con diámetros de entre uno y mil metros, que emergen sin ningún aviso previo, cerrando así el vínculo entre la disolución silenciosa del subsuelo y el descenso súbito de la superficie con el que empezó esta descripción de la subsidencia y el colapso diferencial.
ID:3342
Grupo 3: Grupo 3: Compactación inducida por extracción
Descripción
La compactación inducida por extracción depende de la respuesta mecánica del acuífero. La subsidencia producida es proporcional al producto de tres factores explícitos: compresibilidad del acuífero, espesor de la capa saturada y descenso de la presión de poro. Una mayor compresibilidad, mayor espesor saturado o mayor caída de presión produce mayor subsidencia. Como referencia observable, la Ciudad de México acumuló subsidencias de hasta diez metros durante el siglo XX; el texto no proporciona la constante de proporcionalidad ni separa deformación elástica e irreversible.
Pregunta clave: ¿De qué factores depende la subsidencia por extracción de fluidos?
La compactación inducida por extracción depende de la respuesta mecánica del acuífero. La subsidencia producida es proporcional al producto de tres factores explícitos: compresibilidad del acuífero, espesor de la capa saturada y descenso de la presión de poro. Una mayor compresibilidad, mayor espesor saturado o mayor caída de presión produce mayor subsidencia. La extracción de fluidos del subsuelo produce una subsidencia proporcional al producto de tres factores: la compresibilidad del propio acuífero, el espesor de la capa saturada de agua que ese acuífero contenía, y cuánto desciende la presión del agua dentro de los poros del sedimento a medida que ese fluido se extrae; cuando la presión de poro desciende, la presión efectiva que el sedimento debe soportar aumenta, y ese sedimento se compacta en consecuencia. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift. En la Ciudad de México, la extracción de agua del subsuelo ha producido subsidencias de hasta diez metros a lo largo del siglo veinte. En los deltas del Nilo y del Po, la combinación de la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios que antes llegaban desde río arriba produce un hundimiento de entre cinco y quince milímetros por año, un hundimiento que además se ve amplificado por el ascenso del nivel del mar que esos mismos deltas enfrentan al mismo tiempo.
ID:3343
Grupo 4: Grupo 4: Subsidencia deltaica compuesta
Descripción
En los deltas del Nilo y del Po actúan conjuntamente la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios desde río arriba. La combinación produce una tasa de hundimiento de aproximadamente 5–15 mm/año. El ascenso simultáneo del nivel del mar amplifica el efecto experimentado por esos deltas, por lo que debe conservarse separado del hundimiento del terreno como contribución adicional a la pérdida relativa de elevación. No se especifican pesos aditivos ni una ley cuantitativa para combinar los tres mecanismos de subsidencia.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan extracción, compactación natural y déficit sedimentario en deltas?
En los deltas del Nilo y del Po actúan conjuntamente la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios desde río arriba. La combinación produce una tasa de hundimiento de aproximadamente 5–15 mm/año. El ascenso simultáneo del nivel del mar amplifica el efecto experimentado por esos deltas, por lo que debe conservarse separado del hundimiento del terreno como contribución adicional a la pérdida relativa de elevación. En los deltas del Nilo y del Po, la combinación de la extracción de fluidos, la compactación natural del sedimento y la falta de nuevos aportes sedimentarios que antes llegaban desde río arriba produce un hundimiento de entre cinco y quince milímetros por año, un hundimiento que además se ve amplificado por el ascenso del nivel del mar que esos mismos deltas enfrentan al mismo tiempo. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift. La extracción de fluidos del subsuelo produce una subsidencia proporcional al producto de tres factores: la compresibilidad del propio acuífero, el espesor de la capa saturada de agua que ese acuífero contenía, y cuánto desciende la presión del agua dentro de los poros del sedimento a medida que ese fluido se extrae; cuando la presión de poro desciende, la presión efectiva que el sedimento debe soportar aumenta, y ese sedimento se compacta en consecuencia.
ID:3344
Grupo 5: Grupo 5: Crecimiento silencioso de cavidades kársticas
Descripción
En rocas carbonatadas y evaporíticas, la disolución kárstica genera y hace crecer cavidades subterráneas. El crecimiento ocurre silenciosamente y puede no producir ninguna señal visible en superficie durante su desarrollo. El radio de la cavidad es una magnitud geométrica relevante porque posteriormente entra en la estabilidad del techo. El storyboard no entrega una ley de velocidad de disolución ni una relación temporal entre disolución y crecimiento del radio.
Pregunta clave: ¿Cómo conduce la disolución kárstica a una cavidad subterránea creciente?
En rocas carbonatadas y evaporíticas, la disolución kárstica genera y hace crecer cavidades subterráneas. El crecimiento ocurre silenciosamente y puede no producir ninguna señal visible en superficie durante su desarrollo. El radio de la cavidad es una magnitud geométrica relevante porque posteriormente entra en la estabilidad del techo. El karst resulta especialmente peligroso por su carácter súbito e impredecible: la cavidad subterránea crece de forma silenciosa a medida que la disolución avanza, sin ninguna señal visible en superficie, hasta que finalmente el techo de esa cavidad colapsa de golpe. El factor de seguridad de ese techo depende de tres factores propios: el espesor del propio techo, el radio de la cavidad que ese techo debe sostener, y las propiedades mecánicas de la roca de la que está hecho. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift.
ID:3345
Grupo 6: Grupo 6: Estabilidad del techo y colapso súbito
Descripción
El techo de una cavidad kárstica permanece estable o colapsa según su factor de seguridad. Ese factor depende de tres elementos explícitos: espesor del techo, radio de la cavidad y propiedades mecánicas de la roca. Un techo más grueso aporta mayor capacidad resistente, mientras que una cavidad de mayor radio exige sostener una luz mayor; las propiedades mecánicas controlan la resistencia disponible. El texto no proporciona la forma funcional del factor de seguridad ni un valor crítico explícito, aunque el colapso implica que la estabilidad deja de ser suficiente.
Pregunta clave: ¿Qué controla la estabilidad del techo de una cavidad y su colapso?
El techo de una cavidad kárstica permanece estable o colapsa según su factor de seguridad. Ese factor depende de tres elementos explícitos: espesor del techo, radio de la cavidad y propiedades mecánicas de la roca. Un techo más grueso aporta mayor capacidad resistente, mientras que una cavidad de mayor radio exige sostener una luz mayor; las propiedades mecánicas controlan la resistencia disponible. El factor de seguridad de ese techo depende de tres factores propios: el espesor del propio techo, el radio de la cavidad que ese techo debe sostener, y las propiedades mecánicas de la roca de la que está hecho. El karst resulta especialmente peligroso por su carácter súbito e impredecible: la cavidad subterránea crece de forma silenciosa a medida que la disolución avanza, sin ninguna señal visible en superficie, hasta que finalmente el techo de esa cavidad colapsa de golpe. El comportamiento esperado en las zonas kársticas es la aparición repentina de dolinas de colapso, con diámetros de entre uno y mil metros, que emergen sin ningún aviso previo, cerrando así el vínculo entre la disolución silenciosa del subsuelo y el descenso súbito de la superficie con el que empezó esta descripción de la subsidencia y el colapso diferencial. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift.
ID:3346
Grupo 7: Grupo 7: Dolinas y descenso superficial catastrófico
Descripción
Cuando el techo pierde estabilidad, colapsa de golpe y produce un descenso súbito de la superficie en forma de dolina de colapso. Las dolinas aparecen sin aviso previo porque la etapa de crecimiento de la cavidad puede carecer de señales superficiales. El diámetro observable de las dolinas se sitúa entre aproximadamente 1 y 1000 m. Este grupo cierra la cadena causal desde disolución subterránea silenciosa, crecimiento de cavidad y pérdida de estabilidad hasta el colapso superficial catastrófico.
Pregunta clave: ¿Cómo se manifiesta en superficie el colapso kárstico?
Cuando el techo pierde estabilidad, colapsa de golpe y produce un descenso súbito de la superficie en forma de dolina de colapso. Las dolinas aparecen sin aviso previo porque la etapa de crecimiento de la cavidad puede carecer de señales superficiales. El diámetro observable de las dolinas se sitúa entre aproximadamente 1 y 1000 m. Este grupo cierra la cadena causal desde disolución subterránea silenciosa, crecimiento de cavidad y pérdida de estabilidad hasta el colapso superficial catastrófico. El comportamiento esperado en las zonas kársticas es la aparición repentina de dolinas de colapso, con diámetros de entre uno y mil metros, que emergen sin ningún aviso previo, cerrando así el vínculo entre la disolución silenciosa del subsuelo y el descenso súbito de la superficie con el que empezó esta descripción de la subsidencia y el colapso diferencial. El karst resulta especialmente peligroso por su carácter súbito e impredecible: la cavidad subterránea crece de forma silenciosa a medida que la disolución avanza, sin ninguna señal visible en superficie, hasta que finalmente el techo de esa cavidad colapsa de golpe. La subsidencia es el descenso de la superficie terrestre, y suele ocurrir de forma diferencial, hundiéndose más en unos puntos que en otros dentro de una misma región. Esta subsidencia puede tener varios mecanismos de origen: la disolución kárstica de rocas carbonatadas y evaporíticas, que va generando cavidades subterráneas capaces de colapsar de forma catastrófica; la extracción de fluidos del subsuelo, ya sea agua, petróleo o gas, que compacta el sedimento que queda al vaciarse esos fluidos; la compactación natural que ocurre en los deltas de los ríos; el colapso de una caldera volcánica; o la subsidencia tectónica que ocurre dentro de un rift.
ID:3347