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Modelo Matemático
Descripción
Modelo A6 - Liberación Abrupta de Fluidos
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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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.
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