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Por qué las arenas movedizas son una pesadilla para los ingenieros civiles


La construcción de una presa requiere mucho esfuerzo, son una barrera destinada a contener los torrentes de agua de un lago o un río. Suelen construirse con hormigón o materiales naturales como tierra o roca. Están inspirados en las innovaciones de ingeniería de pequeñas criaturas peludas del bosque.

Con el tiempo, las represas han sido un aspecto importante de la infraestructura hídrica y han evolucionado para más de un propósito: suministro de agua, energía hidroeléctrica, control de inundaciones, riego y navegación.

Las presas se construyen para resistir el increíble poder del agua, pero existe una molestia natural que puede provocar condiciones peligrosas y la eventual erosión de una presa. Arena movediza. Este es un tema que el YouTuber Professional Engineering explora en su video titulado "Cómo las arenas movedizas causan fallas en las presas".

Una vez considerado como un contraste para Indiana Jones y la Princesa Prometida, este "charco de barro" es muy real para los ingenieros civiles, que a menudo luchan contra esta "condición rápida" al construir una presa. Algo que a menudo se tiene en cuenta al construir una presa es la Ley de Darcy, que lleva el nombre de un experto francés en hidráulica del siglo XIX. La Ley de Darcy es "una ecuación que define la capacidad de un fluido para fluir a través de un medio poroso como la roca".

La Ley de Darcy es algo que los ingenieros generalmente tratan de evitar al construir una presa. Si está construyendo una presa, la está construyendo sobre los millones de pequeños fragmentos que forman el suelo, todos unidos por una fuerza gravitacional y fricción. El agua y la fricción no van de la mano, y todos sabemos que el agua es un componente importante en la construcción de presas.

Presa de Teton

El agua puede filtrarse a través de los fragmentos de suelo, separándolos y debilitando la infraestructura. Esto puede causar desastres importantes, como la inundación de la presa de Teton que resultó del colapso masivo de la presa de tierra de Teton. El desastre mató a once personas, destruyó miles de hogares, negocios y acabó con comunidades agrícolas enteras en el área. El costo de los daños se estimó en $ 2 mil millones en ese momento, cerca de $ 9 mil millones ahora.

Se descubrió que la causa del colapso fue la tubería hidráulica o la erosión interna causada por el agua que se filtra a través del suelo, lo que debilita la estructura general. Ley de Darcy en acción.

Entonces, para evitar esto, los ingenieros excavan paredes debajo de la superficie para ralentizar la Ley de Darcy y la licuefacción del suelo o, en términos sencillos, cuando el suelo se comporta como agua. Esto es arenas movedizas.

“Es solo uno de los complejos modos de falla que los ingenieros civiles deben considerar al diseñar una estructura que podría interactuar con el agua, el gran erosionador”, escribe Professional Engineering en su blog.

Una forma común de lidiar con las filtraciones es un muro de corte. "Normalmente, el método implica instalar un muro de corte físico de muy baja permeabilidad o una barrera alrededor del perímetro de la excavación para evitar que el agua subterránea ingrese al área de trabajo", explica Groundwater Ingenieria.

Los castores hacen que todo parezca tan fácil.


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