UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO INGENIERIA CIVIL

Universidad Andina del CuscoCarrera Profesional de Ingeniera civil

CINEMATICA DE LOS FLUIDOS

Alumno : Marco M. Paccaya Huisa. Hugo Escalante Ccalluchi

Docente : William R. Delgado Salazar.

Asignatura : Mecnica de fluidos. CUSCO-2015PRESENTACIONTenga un cordial saludo profesor Fredy Pilco Bjar de la materia de mecnica de suelos presento ante usted el trabajo de origen de los suelos y rocas que nos sirvi de mucha ayuda para incrementar nuestros conocimientos y entender sobre el tema y su definicin.Agradecindole y dispensndonos por adelantado por cualquier error encontrado.Atte. Su alumno

ORIGEN DE LOS SUELOS

El suelo tiene su origen en la roca a travs de la meteorizacin y otros procesos geolgicos que experimentan las rocas que se encuentran cerca de la superficie terrestre, es decir, la desintegracin de estas en pedazos cada vez ms pequeos, que en contacto con el medio ambiente (agua y aire) se concentran formando el suelo. Las rocas tienen su origen a partir de varios procesos geolgicos, lo ms importantes que dan origen a una variedad de rocas son: la cristalizacin de los minerales que la componen durante la solidificacin del magma, la cementacin de las partculas del suelo de un depsito y el metamorfismo. Las diversas variedades de roca que se encuentran en la corteza terrestre, estn clasificadas en tres grandes categoras, que son: rocas gneas, sedimentarias y metamrficas.

Meteorizacin

La meteorizacin generalmente es el resultado de procesos atmosfricos como: la lluvia y los cambios de temperatura, estos son responsables de la destruccin gradual de las masas de roca slida durante largos periodos de tiempo, donde se altera la composicin y estructura de las rocas por medios fsicos y qumicos. El producto del proceso de meteorizacin de las rocas y suelos corresponde a varios tamaos de partculas cada vez ms pequeas con una nueva composicin y forma.Meteorizacin fsica o mecnica

Meteorizacin fsica o mecnica, causa la desintegracin de las rocas en partculas ms pequeas ya sea por: accin de la temperatura, por impacto de un agente externo o por la abrasin de las mismas partculas minerales acarreadas por el viento. Entre los principales procesos que ocasionan la meteorizacin mecnica se pueden mencionar: la descarga y carga mecnica, expansin y contraccin trmica, acumulacin de sales, desprendimiento coloidal, actividad orgnica y carga neumtica.

Descarga mecnica: las rocas que se encuentran por debajo de la superficie terrestre estn sometidas a una presin vertical y de confinamiento (presin lateral). Cuando la presin vertical reduce por alguna causa externa como ser la erosin, la roca tiende a romperse o fisurarse. Se llama exfoliacin al rompimiento o descascaramiento de las capas superficiales de la roca, este proceso generalmente ocurre durante la excavacin de un tnel.

Carga mecnica: es ocasionada por el impacto de partculas que pueden ser arrastradas por el viento o agua sobre una roca, con el tiempo este proceso puede ocasionar su fisuramiento. El impacto de las gotas de lluvia durante las tormetas intensas sobre las rocas dbiles, contribuyen a este proceso destructivo.

Expansin y contraccin trmica: debido a un golpe fsico, accin de una planta o animal, al cambio brusco de la temperatura, puede ocasionar la fisuracin de la roca. Este hecho da lugar al ingreso de agua a su interior y esta, al congelarse se expande ocasionando esfuerzos internos que quiebran ms la roca. los efectos de contraccin debido al congelamiento del agua en las fisuras y la expansin trmica debido a la insolacin, van debilitando a la roca hasta que ocasionan su rompimiento completo. Estos cambios frecuentes de temperatura son uno de los agentes principales en la meteorizacin fsica o mecnica en reas desrticas.

Acumulacin de sales: al saturarse de agua las rocas, las presiones de la cristalizacin de las sales ocasionan esfuerzos internos que contribuyen a una significativa desintegracin de las rocas.

Desprendimiento coloidal: las rocas en algn momento, pueden estar cubiertas de materia coloidal hmeda. La contraccin de estos materiales coloidales durante su secado, puede producir esfuerzos de tensin en la superficie con la cual estn en contacto, debilitando la superficie de la roca.

Actividad orgnica: el crecimiento de las races de las plantas en las fisuras de la roca, es un proceso que ocasiona una desintegracin importante en las rocas.

Carga neumtica: el aire atrapado en las fisuras expuestas de la roca, ejerce presin interna en la roca debido a oleaje de un lago o ro, que debilita a la roca.Meteorizacin qumica

El agua por lo general ataca qumicamente a los minerales que componen la roca, por lo que todo proceso de meteorizacin qumica depende de la presencia del agua. El agua que es adsorbida y la que se encuentra sobre la superficie de la roca causa algunos procesos qumicos importantes. La meteorizacin qumica descompone los minerales de la roca por: oxidacin, reduccin, carbonizacin y otros procesos qumicos. Generalmente la meteorizacin qumica, es mucho ms importante que la fsica en la formacin del suelo. Algunos procesos que a menudo ocurren en la meteorizacin qumica son:

Hidrlisis: es un proceso qumico importante que consiste en la reaccin del mineral el hidrgeno (H+) y el oxidrilo (OH-) del agua, donde el PH del agua juega un papel importante. El resultado de estos procesos son minerales arcillosos, donde los iones de hidrgeno del agua percolante reemplazan a los cationes, lo que no da lugar al proceso de oxido-reduccin.

Carbonizacin: el agua en combinacin del dixido de carbono de la atmsfera, forman sobre la superficie de la roca cido carbnico (H2CO3), este reacciona con los minerales que contiene la roca ocasionando un proceso de disociacin de minerales de iones, que aumenta considerablemente por la presencia de CO2. En consecuencia se forman minerales arcillosos, sales solubles y hasta cidos orgnicos, ocasionando la descomposicin de materia orgnica lo que causa la meteorizacin qumica.

Oxidacin: es producida por el contacto del oxigeno del aire con ciertos componentes qumicos-mineralgicos de las rocas particularmente favorables para combinarse con l (compuestos frricos, carbonatos, sulfuros, etc.). Durante este proceso, existe una transformacin qumica de estos xidos ocasionando un cambio en la composicin de la superficie externa de los afloramientos, haciendo variar su coloracin a color rojizo u ocre oscuro, pero sin penetrar ms all de unos milmetros la superficie exterior de la roca. Reudccin: mediante reacciones qumicas, se lleva a cabo un proceso complementario a la oxidacin donde libera oxgeno de los minerales que pasa a formar parte del ambiente circuncidante, el oxgeno deja la estructura del mineral a medida que la oxidacin disminuye el nmero de elementos reducidos.

Hidratacin: se refiere a la absorcin de molculas de agua dentro de la estructura interna de un mineral. Este fenmeno provoca una expansin y acelera los procesos de la carbonizacin, oxidacin, reduccin e hidrlisis.

Lixiviacin: se refiere a la migracin de iones alentada por los procesos antes citados, la movilidad de los iones depende de su potencial inico. El Ca, Mg, Na y el K, son fcilmente lixiviados por las aguas circulantes. El Fe, es el ms resistente. El Si, es difcil de lixiviar y el Al, es casi inamovible.

Cambio de cationes: es la absorcin de cationes en solucin cargados positivamente en un mineral arcilloso cargado negativamente, especialmente: Ca, H, K y Mg.Transporte y deposicin

Los arroyos, corrientes ocenicas, olas, viento, aguas subterrneas, glaciales y la gravedad continuamente erosionan y transportan suelo, fragmentos de rocas y sedimento, a lugares de deposicin donde se meteorizan. Generalmente, estos agentes transportadores ocasionan cambios fsicos en las partculas que son transportadas. Erosin incluye todo proceso de desintegracin, principalmente el desgaste de la superficie terrestre por accin mecnica. Cuando las partculas son levantadas o arrastradas por alguno de estos agentes estas se erosionan, sufren un decremento en su tamao lo cual hace ms fcil su transporte. Los diferentes tipos de depsitos de suelo, estn clasificados segn al modo de transportacin de estos materiales.Depsitos eolticosEl viento a diferencia de otros solo puede mover sedimento compuesto de pequeas partculas a diferentes lugares. El depsito ocurre cuando la velocidad del viento disminuye, consecuentemente las partculas se acumulan a lo largo del camino, el viento llega a clasificarla ya que deja las partculas ms grandes y se lleva las partculas ms pequeas. El trabajo de denudacin del viento, se puede observar en forma ms destacada en las regiones que tienen un clima seco y caliente.Depsitos glacialesUn glaciar transporta rocas de todo tamao y una variedad de sedimentos, los cuales caen sobre su superficie provenientes de las laderas de los valles circundantes, la confluencia de dos glaciales trae como consecuencia la formacin de las morrenas. Las morrenas llegan a transportar material de todo tamao. Los materiales de los depsitos glaciales varan mucho en sus propiedades fsicas.Depsitos aluvialesLa accin mecnica de la cada de la lluvia en forma continua sobre la superficie terrestre, desprende partculas sueltas del suelo y polvo de las rocas. Los depsitos aluviales son el resultado de deposicin pluvial (lluvia) y fluvial (ros) de estas partculas. Estas partculas son transportadas por una corriente de agua, la deposicin se realiza debido a una disminucin en la pendiente de la corriente, ocasionando la prdida de velocidad. En esta forma de transporte las partculas de todo tamao estn en contacto colisionando constantemente entre si, por lo que generalmente estas tienen los bordes redondeados.Depsitos lacustresLa deposicin lacustre o la de lagos tanto en agua dulce como salada, consiste de la deposicin de sedimento generalmente de material diminuto en el fondo del lago. En el caso de agua salada la floculacin de las partculas de tamao coloidal es acelerada, lo que ocasiona una rpida precipitacin al fondo.Depsitos marinosLas olas del mar continuamente rompen en una costa, erosionando la margen terrestre por la fuerza del impacto y en especial durante las tormentas. Los fragmentos de roca disgregados, llegan a redondearse reducindose de tamao por el golpeo que reciben de las olas, y en conjunto forman los depsitos que se encuentran en la playa. Existen tres variedades importantes de depsitos marinos: Litgenos: son de origen terrestre, volcnico o csmico. Bigenos: estn constituidos de los restos de organismos marinos. Hidrgenos: proveniente de las precipitaciones y los afluentes que desembocan en el ocano.Suelos residualesSe llama residual, al suelo formado producto de la meteorizacin que se mantiene en el mismo lugar de origen. A diferencia de los suelos producto del transporte y deposicin, estos estn relacionados con los materiales del lugar, clima y topografa. Se caracterizan por tener un orden en el tamao de las partculas que lo constituyen, aumentado su tamao con la profundidad. Por lo general los suelos residuales estn compuestos de materiales altamente compresibles, su estudio entre en otra categora de la mecnica de suelos.

TIPOS DE SUELOS

Existen dos clasificaciones para los tipos de suelo, una segn su estructura y otra de acuerdo a sus formas fsicas.

Por su estructura

Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia orgnica y no son aptos para la agricultura.

Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcreas, son de color blanco, secos y ridos, y no son buenos para la agricultura.

Suelos humferos (tierra negra): Tienen abundante materia orgnica en descomposicin, de color oscuro, retienen bien el agua y son excelentes para el cultivo.

Suelos arcillosos: Estn formados por granos finos de color amarillento y retienen el agua formando charcos. Si se mezclan con el humus que es la sustancia compuesta por ciertos productos orgnicos de naturaleza pueden ser buenos para cultivar. Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaos, no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.

Suelos mixtos: Tiene caractersticas intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos.

Por caractersticas fsicas

Litosoles: Se considera un tipo de suelo que aparece en escarpas y afloramientos rocosos, su espesor es menor a 10 cm y sostiene una vegetacin baja, se conoce tambin como leptosoles que viene del griego leptos que significa delgado.

Cambisoles: Son suelos jvenes con proceso inicial de acumulacin de arcilla. Se divide en vrtigos, gleycos, eutrcos y crmicos.

Luvisoles: Presentan un horizonte de acumulacin de arcilla con saturacin superior al 50%. Acrisoles: Presentan un marcado horizonte de acumulacin de arcilla y bajo saturacin de bases al 50%. Gleysoles: Presentan agua en forma permanente o semipermanente con fluctuaciones de nivel fretico en los primeros 50 cm.

Fluvisoles: Son suelos jvenes formados por depsitos fluviales, la mayora son ricos en calcio.

Rendzina: Presenta un horizonte de aproximadamente 50 cm de profundidad. Es un suelo rico en materia orgnica sobre roca caliza.

Vertisoles: Son suelos arcillosos de color negro, presentan procesos de contraccin y expansin, se localizan en superficies de poca pendiente y cercanos escurrimientos superficiales.CLASIFICACIN DE SUELOS CARACTERSTICAS ORGANOLPTICAS

Gravas Partculas visibles y gruesas $2 mm Arenas Partculas visibles y finas < 2 mm Limos Partculas no visibles y tacto speroArcillas Partculas no visibles y tacto suave

ORIGEN DE LAS ROCASNuestro planeta es un todo complejo que est formado por muchas partes que interactan. Las rocas, consideradas a lo largo de espacios temporales muy prolongados, estn en constante formacin, cambio y reformacin, cumpliendo un ciclo: elciclo de las rocas, ste nos ayuda a entender el origen de las mismas mostrndonos las relaciones de los procesos internos y externos de la tierra y la forma en que cada uno de los tres grupos bsicos de rocas se relaciona entre s.

El magma, por ejemplo, que se forma a una gran profundidad por debajo de la superficie de la Tierra, se enfra y se solidifica (cristalizacin), ya sea debajo de la superficie terrestre o en la superficie, originando las rocas gneas. Cuando las rocas gneas afloran en la superficie experimentarn unproceso sedimentario, dando lugar a una roca sedimentaria; si esta roca sedimentaria, adems, es enterrada a profundidad y es sometida aprocesos metamrficos, la roca reaccionar ante el ambiente cambiante y se convertir en una metamrfica. Finalmente cuando sta ltima es expuesta a cambios de presin adicionales o a temperaturas an mayores se fundir, creando un magma que nuevamente acabar cristalizando en rocas gneas. Cabe decir que algo comn a todos estos cambios es que requieren de grandes cantidades de tiempo para realizarse.

Lo expuesto anteriormente es un ciclo bsico pero no es el nico posible. Las rocas gneas son ejemplo de ello ya que en vez de ser expuestas en la superficie terrestre pueden permanecer enterradas profundamente, siendo sometidas a grandes fuerzas de compresin y a temperaturas elevadas transformndose directamente en rocas metamrficas. Las rocas metamrficas y sedimentarias, as como los sedimentos, no siempre permanecen enterrados ya que las capas superiores pueden ser eliminadas, dejndolas expuestas, cuando esto ocurre, los materiales se intemperizan o erosionan y se convierten en nueva materia prima para rocas sedimentarias. As, sucesivamente, las rocas interactan entre s pasando de un tipo a otro segn los factores que las afecten. La siguiente figura nos muestra esta interaccin:

Una clasificacin gentica que refiere al origen externo o interno de las rocas las divide enRocasExgenas,que son aquellas que fueron formadas en la superficie de la tierra, y lasRocasEndgenas,que son las que se formaron en el interior de la tierra (o al menos en parte). Segn esta clasificacin las rocas exgenas incluiran a las rocas sedimentarias y las residuales (poco importantes), y en las endgenas incluiran a las gneas y metamrficas.

Alrededor del 65% de la superficie continental (excluyendo la superficie de los ocanos) est formada por rocas sedimentarias, y las rocas gneas y metamrficas forman el 35% restante. Cabe sealar que estas proporciones son exactamente las existentes en las capas ms superficiales de la tierra (hasta unos 40Km. de profundidad en los continentes y 10Km. bajo los ocanos), ya que en zonas ms profundas las rocas son exclusivamente metamrficas y magmticas; la razn de esta caracterstica es que las rocas sedimentarias se forman precisamente en la superficie terrestre, de ah su abundancia. El hecho de que rocas formadas en profundidad (metamrficas y parte de las magmticas) afloren en la superficie de los continentes se debe a diversos procesos geolgicos, tales como la formacin de cadenas montaosas o la erosin.

TIPOS DE ROCASLas rocas estn constituidas, en general, por mezclas heterogneas de diversos materiales homogneos y cristalinos, es decir,minerales. Las rocas poliminerlicas estn formadas porgranoso cristales de varias especies mineralgicas y las rocas monominerlicas estn constituidas por granos o cristales de un mismo mineral. Las rocas suelen ser materiales duros, pero tambin pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o arenosas.En la composicin de una roca pueden diferenciarse dos categoras de minerales:1. Minerales esenciales o minerales formadores de roca Son los minerales que caracterizan la composicin de una determinada roca, los ms abundantes en ella. Por ejemplo, elgranito siempre contienecuarzo,feldespatoymica.2. Minerales accesorios Son minerales que aparecen en pequea proporcin (menos del 5% del volumen total de la roca) y que en algunos casos pueden estar ausentes sin que cambien las caractersticas de la roca de la que forman parte. Por ejemplo, elgranitopuede contenerzircnyapatito.

Las rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la composicin qumica, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso, el criterio ms usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formacin. De acuerdo con este criterio se clasifican en gneas (o magmticas), sedimentarias y metamrficas, aunque puede considerarse aparte una clase de rocas de alteracin, que se estudian a veces entre las sedimentarias.

Rocas gneas

Se forman gracias a la solidificacin del magma, una masa mineral fundida que incluye voltiles y gases disueltos.1 El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades de la corteza, o ms rpido, si acaece en la superficie. El resultado en el primer caso son rocas plutnicas o intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcnicas o extrusivas, cuando el magma llega a la superficie, convertido en lava por desgasificacin.Las rocas magmticas intrusivas son las ms abundantes, forman la totalidad del manto y las partes profundas de la corteza. Son las rocas primarias, el punto de partida para la existencia en la corteza de otras rocas.Dependiendo de la composicin del magma de partida, ms o menos rico en slice (SiO2), se clasifican en ultramficas (ultrabsicas), mficas (bsicas), intermedias y flsicas (cidas), siendo estas ltimas las ms ricas en slice. En general son ms cidas las ms superficiales.Las estructuras originales de las rocas gneas son los plutones, formas masivas originadas a gran profundidad, los diques, constituidos en el subsuelo como rellenos de grietas, y coladas volcnicas, mantos de lava enfriada en la superficie. Un caso especial es el de los depsitos piroclsticos, formados por la cada de bombas volcnicas, cenizas y otros materiales arrojados al aire por erupciones ms o menos explosivas. Los conos volcnicos se forman con estos materiales, a veces alternando con coladas de lava solidificada (conos estratificados).

Rocas sedimentarias

Los procesos geolgicos que operan en la superficie terrestre originan cambios en el relieve topogrfico que son imperceptibles cuando se estudian a escala humana, pero que alcanzan magnitudes considerables cuando se consideran perodos de decenas de miles o millones de aos. As, por ejemplo, el relieve de una montaa desaparecer inevitablemente como consecuencia de la meteorizacin y la erosin de las rocas que afloran en superficie. En realidad, la historia de una roca sedimentaria comienza con la alteracin y la destruccin de rocas preexistentes, dando lugar a los productos de la meteorizacin, que pueden depositarse in situ, es decir, en el mismo lugar donde se originan, formando los depsitos residuales, aunque el caso ms frecuente es que estos materiales sean transportados por el agua de los ros, el hielo, el viento o en corrientes ocenicas hacia zonas ms o menos alejadas del rea de origen. Estos materiales, finalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias formando los sedimentos que, una vez consolidados, originan las rocas sedimentarias.

Se constituyen por diagnesis (compactacin y cementacin) de los sedimentos, materiales procedentes de la alteracin en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitacin desde disoluciones.1 Tambin se clasifican como sedimentarios los depsitos de materiales organgenos, formados por seres vivos, como los arrecifes de coral, los estratos de carbn o los depsitos de petrleo. Las rocas sedimentarias son las que tpicamente presentan fsiles, restos de seres vivos, aunque stos pueden observarse tambin en algunas rocas metamrficas de origen sedimentario.

Las rocas sedimentarias se forman en las cuencas de sedimentacin, las concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosin son conducidos con ayuda de la gravedad. Las estructuras originales de las rocas sedimentarias se llaman estratos, capas formadas por depsito, que constituyen formaciones a veces de gran potencia (espesor).

Rocas metamrficas

En sentido estricto es metamrfica cualquier roca que se ha producido por la evolucin de otra anterior al quedar est sometida a un ambiente energticamente muy distinto de su formacin, mucho ms caliente o ms fro, o a una presin muy diferente. Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar caractersticas que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Lo ms comn es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor o presin mayores, aunque sin llegar a fundirse (porque entonces entramos en el terreno del magmatismo); pero tambin existe un concepto de metamorfismo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad bajo condiciones de elevada temperatura y presin pasa a encontrarse en la superficie, o cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algn factor desencadene el proceso.

Las rocas metamrficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del zcalo magmtico. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de metamorfismo alcanzado, segn la influencia del factor implicado. Por ejemplo, cuando la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas forman una aureola con zonas concntricas alrededor del plutn magmtico. Muchas rocas metamrficas muestran los efectos de presiones dirigidas, que hacen evolucionar los minerales a otros laminares, y toman un aspecto laminar. Ejemplos de rocas metamrficas, son las pizarras, los mrmoles o las cuarcitas.TOPOGRAFIA II Pgina 11