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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A6 - Liberación Abrupta de Fluidos
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:4483
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: Contexto de liberación abrupta de fluidos
La liberación abrupta de fluidos comprende erupciones de lodo, venteo súbito de metano desde hidratos submarinos, licuefacción sísmica y explosiones sedimentarias como Lusi (Java, 2006). El contexto común son grandes volúmenes de fluido expulsados violentamente desde el subsuelo. El storyboard señala que estos fenómenos son comunes en márgenes continentales activos y zonas de convergencia de placas, donde fluidos a sobrepresión buscan rutas de escape hacia la superficie. No se entrega una ley única que convierta sobrepresión, tectónica o geometría de escape en tasa de descarga; por ello esas ramas deben conservarse separadas como mecanismos/contextos de una familia común.
Grupo 2: Grupo 2: Carga sísmica sobre suelo saturado
La licuefacción comienza en arena fina saturada de agua con drenaje demasiado lento frente a la solicitación sísmica. Un terremoto genera ondas sísmicas de corte y estas imponen carga dinámica cíclica al suelo. La saturación aporta el fluido de poros y la incapacidad de drenaje impide disipar rápidamente la presión generada. La demanda sísmica que resulta de esta carga se representa posteriormente mediante la razón de tensión cíclica; el storyboard no especifica una función que conecte amplitud de onda, número de ciclos o aceleración con esa razón.
Grupo 3: Grupo 3: Presión de poro y tensión efectiva
Bajo carga dinámica, la presión del agua en los poros de la arena aumenta. La tensión vertical total constituye la carga de referencia que soporta el suelo, mientras la tensión efectiva es la parte que mantiene unidos los granos. La dependencia crítica es de umbral: cuando la presión de poro llega a igualar la tensión vertical total, la tensión efectiva cae a cero. Ese estado elimina temporalmente el contacto resistente entre granos y convierte mecánicamente al suelo en un material de comportamiento fluido.
Grupo 4: Grupo 4: Criterio de licuefacción sísmica
La susceptibilidad a licuefacción se evalúa comparando dos razones distintas. La razón de tensión cíclica (CSR) mide la demanda impuesta por el terremoto; la razón de resistencia cíclica (CRR) mide la capacidad del mismo suelo para resistirla. La licuefacción se vuelve esperable cuando la demanda alcanza o supera la resistencia, mientras una resistencia superior a la demanda conserva margen frente al fenómeno. El storyboard no entrega fórmulas para calcular CSR o CRR a partir de propiedades sísmicas o geotécnicas, por lo que deben permanecer como magnitudes explícitas y no ser absorbidas en un indicador genérico.
Grupo 5: Grupo 5: Estabilidad de hidratos de gas
Los hidratos de gas submarinos permanecen estables solamente bajo la combinación de alta presión y baja temperatura. El calentamiento del fondo marino desplaza el sistema fuera de esas condiciones de estabilidad y puede desencadenar la disociación de hidratos. Presión y temperatura son, por tanto, variables de control separadas de la cantidad de hidrato disponible. La zona de estabilidad conecta este grupo tanto con la liberación de metano como con la migración espacial de la inestabilidad; el storyboard no especifica la frontera funcional presión–temperatura de estabilidad.
Grupo 6: Grupo 6: Retroalimentación autocatalítica de metano
La disociación de hidratos libera metano. El metano liberado calienta adicionalmente el fondo marino cercano y ese calentamiento adicional desencadena disociación de más hidratos, que vuelve a liberar metano: es un bucle de retroalimentación positiva autocatalítica explícito. La intensidad climática del metano se caracteriza además mediante el valor de referencia de que retiene 86 veces más calor que el dióxido de carbono en un horizonte de 20 años. No se especifican coeficientes de transferencia térmica, cinética de disociación ni fracción de metano que alcance la atmósfera, de modo que el bucle debe conservar su estructura causal sin inventar esas leyes.
Grupo 7: Grupo 7: Migración profunda de la inestabilidad
A medida que avanza el calentamiento oceánico, la zona donde los hidratos se vuelven inestables migra hacia mayores profundidades. Esa migración expone progresivamente una porción mayor de los hidratos del fondo marino a condiciones de presión y temperatura capaces de provocar disociación. La profundidad de la frontera de inestabilidad es así una variable espacial intermedia entre calentamiento oceánico y cantidad de hidrato expuesto. Una mayor porción expuesta aumenta el reservorio susceptible de liberar metano abruptamente, cerrando la conexión con el fenómeno general de liberación de fluidos.
ID:1647
Grupo 1: Grupo 1: Contexto de liberación abrupta de fluidos
Descripción
La liberación abrupta de fluidos comprende erupciones de lodo, venteo súbito de metano desde hidratos submarinos, licuefacción sísmica y explosiones sedimentarias como Lusi (Java, 2006). El contexto común son grandes volúmenes de fluido expulsados violentamente desde el subsuelo. El storyboard señala que estos fenómenos son comunes en márgenes continentales activos y zonas de convergencia de placas, donde fluidos a sobrepresión buscan rutas de escape hacia la superficie. No se entrega una ley única que convierta sobrepresión, tectónica o geometría de escape en tasa de descarga; por ello esas ramas deben conservarse separadas como mecanismos/contextos de una familia común.
Pregunta clave: ¿Qué procesos y ambientes originan liberaciones abruptas de fluidos?
La liberación abrupta de fluidos comprende erupciones de lodo, venteo súbito de metano desde hidratos submarinos, licuefacción sísmica y explosiones sedimentarias como Lusi (Java, 2006). El contexto común son grandes volúmenes de fluido expulsados violentamente desde el subsuelo. El storyboard señala que estos fenómenos son comunes en márgenes continentales activos y zonas de convergencia de placas, donde fluidos a sobrepresión buscan rutas de escape hacia la superficie. Estos fenómenos de liberación abrupta de fluidos son comunes en los márgenes continentales activos y en las zonas de convergencia entre placas, donde los fluidos que quedan a sobrepresión bajo tierra buscan constantemente una ruta de escape hacia la superficie. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006. El comportamiento esperado de estos hidratos de gas submarinos es que la zona donde se vuelven inestables migre hacia mayores profundidades a medida que el calentamiento oceánico avanza, de modo que cada vez una mayor porción de los hidratos de gas del fondo marino queda expuesta a las condiciones de presión y temperatura que pueden desencadenar la liberación abrupta de fluidos con la que empezó esta descripción. El venteo súbito de metano desde los hidratos de gas submarinos representa una retroalimentación climática potencialmente catastrófica, porque esos hidratos de gas solo permanecen estables bajo alta presión y baja temperatura.
ID:3201
Grupo 2: Grupo 2: Carga sísmica sobre suelo saturado
Descripción
La licuefacción comienza en arena fina saturada de agua con drenaje demasiado lento frente a la solicitación sísmica. Un terremoto genera ondas sísmicas de corte y estas imponen carga dinámica cíclica al suelo. La saturación aporta el fluido de poros y la incapacidad de drenaje impide disipar rápidamente la presión generada. La demanda sísmica que resulta de esta carga se representa posteriormente mediante la razón de tensión cíclica; el storyboard no especifica una función que conecte amplitud de onda, número de ciclos o aceleración con esa razón.
Pregunta clave: ¿Cómo impone un terremoto demanda dinámica a una arena saturada?
La licuefacción comienza en arena fina saturada de agua con drenaje demasiado lento frente a la solicitación sísmica. Un terremoto genera ondas sísmicas de corte y estas imponen carga dinámica cíclica al suelo. La saturación aporta el fluido de poros y la incapacidad de drenaje impide disipar rápidamente la presión generada. La licuefacción sísmica ocurre cuando una arena fina, saturada de agua y sin capacidad de drenar esa agua a tiempo, recibe la carga dinámica de las ondas sísmicas de corte que un terremoto genera: la presión del agua dentro de los poros de esa arena crece hasta igualar por completo la tensión vertical total que el propio suelo soporta, y cuando ambas se igualan, la tensión efectiva que mantenía unidos a los granos de arena cae a cero, convirtiendo a ese suelo, momentáneamente, en un fluido. Para evaluar si un suelo va a licuefactarse, se compara la razón de tensión cíclica, que mide la demanda que el terremoto le impone a ese suelo, con la razón de resistencia cíclica, que mide la capacidad que ese mismo suelo tiene para resistir esa demanda. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006.
ID:3202
Grupo 3: Grupo 3: Presión de poro y tensión efectiva
Descripción
Bajo carga dinámica, la presión del agua en los poros de la arena aumenta. La tensión vertical total constituye la carga de referencia que soporta el suelo, mientras la tensión efectiva es la parte que mantiene unidos los granos. La dependencia crítica es de umbral: cuando la presión de poro llega a igualar la tensión vertical total, la tensión efectiva cae a cero. Ese estado elimina temporalmente el contacto resistente entre granos y convierte mecánicamente al suelo en un material de comportamiento fluido.
Pregunta clave: ¿Cómo transforma la carga sísmica la capacidad portante del suelo?
Bajo carga dinámica, la presión del agua en los poros de la arena aumenta. La tensión vertical total constituye la carga de referencia que soporta el suelo, mientras la tensión efectiva es la parte que mantiene unidos los granos. La dependencia crítica es de umbral: cuando la presión de poro llega a igualar la tensión vertical total, la tensión efectiva cae a cero. Ese estado elimina temporalmente el contacto resistente entre granos y convierte mecánicamente al suelo en un material de comportamiento fluido. La licuefacción sísmica ocurre cuando una arena fina, saturada de agua y sin capacidad de drenar esa agua a tiempo, recibe la carga dinámica de las ondas sísmicas de corte que un terremoto genera: la presión del agua dentro de los poros de esa arena crece hasta igualar por completo la tensión vertical total que el propio suelo soporta, y cuando ambas se igualan, la tensión efectiva que mantenía unidos a los granos de arena cae a cero, convirtiendo a ese suelo, momentáneamente, en un fluido. Para evaluar si un suelo va a licuefactarse, se compara la razón de tensión cíclica, que mide la demanda que el terremoto le impone a ese suelo, con la razón de resistencia cíclica, que mide la capacidad que ese mismo suelo tiene para resistir esa demanda. El venteo súbito de metano desde los hidratos de gas submarinos representa una retroalimentación climática potencialmente catastrófica, porque esos hidratos de gas solo permanecen estables bajo alta presión y baja temperatura. El comportamiento esperado de estos hidratos de gas submarinos es que la zona donde se vuelven inestables migre hacia mayores profundidades a medida que el calentamiento oceánico avanza, de modo que cada vez una mayor porción de los hidratos de gas del fondo marino queda expuesta a las condiciones de presión y temperatura que pueden desencadenar la liberación abrupta de fluidos con la que empezó esta descripción.
ID:3203
Grupo 4: Grupo 4: Criterio de licuefacción sísmica
Descripción
La susceptibilidad a licuefacción se evalúa comparando dos razones distintas. La razón de tensión cíclica (CSR) mide la demanda impuesta por el terremoto; la razón de resistencia cíclica (CRR) mide la capacidad del mismo suelo para resistirla. La licuefacción se vuelve esperable cuando la demanda alcanza o supera la resistencia, mientras una resistencia superior a la demanda conserva margen frente al fenómeno. El storyboard no entrega fórmulas para calcular CSR o CRR a partir de propiedades sísmicas o geotécnicas, por lo que deben permanecer como magnitudes explícitas y no ser absorbidas en un indicador genérico.
Pregunta clave: ¿Cómo se decide si el suelo se licuefacta?
La susceptibilidad a licuefacción se evalúa comparando dos razones distintas. La razón de tensión cíclica (CSR) mide la demanda impuesta por el terremoto; la razón de resistencia cíclica (CRR) mide la capacidad del mismo suelo para resistirla. La licuefacción se vuelve esperable cuando la demanda alcanza o supera la resistencia, mientras una resistencia superior a la demanda conserva margen frente al fenómeno. Para evaluar si un suelo va a licuefactarse, se compara la razón de tensión cíclica, que mide la demanda que el terremoto le impone a ese suelo, con la razón de resistencia cíclica, que mide la capacidad que ese mismo suelo tiene para resistir esa demanda. La licuefacción sísmica ocurre cuando una arena fina, saturada de agua y sin capacidad de drenar esa agua a tiempo, recibe la carga dinámica de las ondas sísmicas de corte que un terremoto genera: la presión del agua dentro de los poros de esa arena crece hasta igualar por completo la tensión vertical total que el propio suelo soporta, y cuando ambas se igualan, la tensión efectiva que mantenía unidos a los granos de arena cae a cero, convirtiendo a ese suelo, momentáneamente, en un fluido. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006.
ID:3204
Grupo 5: Grupo 5: Estabilidad de hidratos de gas
Descripción
Los hidratos de gas submarinos permanecen estables solamente bajo la combinación de alta presión y baja temperatura. El calentamiento del fondo marino desplaza el sistema fuera de esas condiciones de estabilidad y puede desencadenar la disociación de hidratos. Presión y temperatura son, por tanto, variables de control separadas de la cantidad de hidrato disponible. La zona de estabilidad conecta este grupo tanto con la liberación de metano como con la migración espacial de la inestabilidad; el storyboard no especifica la frontera funcional presión–temperatura de estabilidad.
Pregunta clave: ¿Qué condiciones mantienen estables o desestabilizan los hidratos submarinos?
Los hidratos de gas submarinos permanecen estables solamente bajo la combinación de alta presión y baja temperatura. El calentamiento del fondo marino desplaza el sistema fuera de esas condiciones de estabilidad y puede desencadenar la disociación de hidratos. Presión y temperatura son, por tanto, variables de control separadas de la cantidad de hidrato disponible. El comportamiento esperado de estos hidratos de gas submarinos es que la zona donde se vuelven inestables migre hacia mayores profundidades a medida que el calentamiento oceánico avanza, de modo que cada vez una mayor porción de los hidratos de gas del fondo marino queda expuesta a las condiciones de presión y temperatura que pueden desencadenar la liberación abrupta de fluidos con la que empezó esta descripción. Cuando el fondo marino se calienta, puede desencadenar una disociación autocatalítica de esos hidratos de gas: la disociación libera metano, ese metano liberado calienta todavía más el fondo marino cercano, y ese calentamiento adicional dispara la disociación de más hidratos de gas, liberando aún más metano en un ciclo que se retroalimenta a sí mismo; y este metano liberado resulta particularmente preocupante porque retiene ochenta y seis veces más calor que el dióxido de carbono a lo largo de un horizonte de veinte años. El venteo súbito de metano desde los hidratos de gas submarinos representa una retroalimentación climática potencialmente catastrófica, porque esos hidratos de gas solo permanecen estables bajo alta presión y baja temperatura. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006.
ID:3205
Grupo 6: Grupo 6: Retroalimentación autocatalítica de metano
Descripción
La disociación de hidratos libera metano. El metano liberado calienta adicionalmente el fondo marino cercano y ese calentamiento adicional desencadena disociación de más hidratos, que vuelve a liberar metano: es un bucle de retroalimentación positiva autocatalítica explícito. La intensidad climática del metano se caracteriza además mediante el valor de referencia de que retiene 86 veces más calor que el dióxido de carbono en un horizonte de 20 años. No se especifican coeficientes de transferencia térmica, cinética de disociación ni fracción de metano que alcance la atmósfera, de modo que el bucle debe conservar su estructura causal sin inventar esas leyes.
Pregunta clave: ¿Cómo puede la disociación de hidratos autoamplificarse?
La disociación de hidratos libera metano. El metano liberado calienta adicionalmente el fondo marino cercano y ese calentamiento adicional desencadena disociación de más hidratos, que vuelve a liberar metano: es un bucle de retroalimentación positiva autocatalítica explícito. La intensidad climática del metano se caracteriza además mediante el valor de referencia de que retiene 86 veces más calor que el dióxido de carbono en un horizonte de 20 años. Cuando el fondo marino se calienta, puede desencadenar una disociación autocatalítica de esos hidratos de gas: la disociación libera metano, ese metano liberado calienta todavía más el fondo marino cercano, y ese calentamiento adicional dispara la disociación de más hidratos de gas, liberando aún más metano en un ciclo que se retroalimenta a sí mismo; y este metano liberado resulta particularmente preocupante porque retiene ochenta y seis veces más calor que el dióxido de carbono a lo largo de un horizonte de veinte años. El venteo súbito de metano desde los hidratos de gas submarinos representa una retroalimentación climática potencialmente catastrófica, porque esos hidratos de gas solo permanecen estables bajo alta presión y baja temperatura. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006. El comportamiento esperado de estos hidratos de gas submarinos es que la zona donde se vuelven inestables migre hacia mayores profundidades a medida que el calentamiento oceánico avanza, de modo que cada vez una mayor porción de los hidratos de gas del fondo marino queda expuesta a las condiciones de presión y temperatura que pueden desencadenar la liberación abrupta de fluidos con la que empezó esta descripción.
ID:3206
Grupo 7: Grupo 7: Migración profunda de la inestabilidad
Descripción
A medida que avanza el calentamiento oceánico, la zona donde los hidratos se vuelven inestables migra hacia mayores profundidades. Esa migración expone progresivamente una porción mayor de los hidratos del fondo marino a condiciones de presión y temperatura capaces de provocar disociación. La profundidad de la frontera de inestabilidad es así una variable espacial intermedia entre calentamiento oceánico y cantidad de hidrato expuesto. Una mayor porción expuesta aumenta el reservorio susceptible de liberar metano abruptamente, cerrando la conexión con el fenómeno general de liberación de fluidos.
Pregunta clave: ¿Cómo cambia espacialmente la zona inestable con el calentamiento oceánico?
A medida que avanza el calentamiento oceánico, la zona donde los hidratos se vuelven inestables migra hacia mayores profundidades. Esa migración expone progresivamente una porción mayor de los hidratos del fondo marino a condiciones de presión y temperatura capaces de provocar disociación. La profundidad de la frontera de inestabilidad es así una variable espacial intermedia entre calentamiento oceánico y cantidad de hidrato expuesto. Una mayor porción expuesta aumenta el reservorio susceptible de liberar metano abruptamente, cerrando la conexión con el fenómeno general de liberación de fluidos. El comportamiento esperado de estos hidratos de gas submarinos es que la zona donde se vuelven inestables migre hacia mayores profundidades a medida que el calentamiento oceánico avanza, de modo que cada vez una mayor porción de los hidratos de gas del fondo marino queda expuesta a las condiciones de presión y temperatura que pueden desencadenar la liberación abrupta de fluidos con la que empezó esta descripción. La liberación abrupta de fluidos reúne a los fenómenos en los que grandes volúmenes de fluidos son expulsados violentamente desde el subsuelo: erupciones de lodo, venteo súbito de gas metano desde hidratos submarinos, licuefacción de suelos saturados provocada por un terremoto, y explosiones sedimentarias repentinas como la que ocurrió en Lusi, en Java, en 2006. El venteo súbito de metano desde los hidratos de gas submarinos representa una retroalimentación climática potencialmente catastrófica, porque esos hidratos de gas solo permanecen estables bajo alta presión y baja temperatura. Cuando el fondo marino se calienta, puede desencadenar una disociación autocatalítica de esos hidratos de gas: la disociación libera metano, ese metano liberado calienta todavía más el fondo marino cercano, y ese calentamiento adicional dispara la disociación de más hidratos de gas, liberando aún más metano en un ciclo que se retroalimenta a sí mismo; y este metano liberado resulta particularmente preocupante porque retiene ochenta y seis veces más calor que el dióxido de carbono a lo largo de un horizonte de veinte años.
ID:3207