SECCIÓN III. MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DE CAÍDA

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1 SECCIÓN III. MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DE CAÍDA III.1. SELECCIÓN DE LAS MUESTRAS El total e muestras utilizaas fueron 143 provenientes e los 59 sitios escritos anteriormente. En esta tesis se eciió trabajar con el total e las muestras, a iferencia e Alcérreca (2009), quien utilizó una selección e las mismas. Como parte e los resultaos que se mostrarán más aelante en esta tesis, se confirman y se extienen a un rango más amplio los resultaos obtenios por Alcérreca (2009). Los criterios utilizaos en aquel trabajo y que se pretenen confirmar en esta tesis fueron los siguientes: Criterio estaístico Localización geográfica Zona el perfil al que pertenece la muestra Geología Criterio estaístico. Los parámetros que se utilizaron en esta primera parte para la selección e muestras fueron: 50, ensia relativa e la muestra, promeio el tamaño e los granos, esviación estánar e los granos y moo e la curva e frecuencia (unimoal, bimoal, etc). Localización geográfica. En este paso lo que se buscó fue que las muestras seleccionaas abarcaran un área e influencia aceptable e tal manera que estas últimas fueran lo suficientemente representativas e la península e Yucatán (Solo estaos e Yucatán y Quintana Roo). Zona el perfil al que pertenece la muestra. En este siguiente paso para la selección e muestras, se eterminó aquellas muestras que fueran representativas, aemás e la localización geográfica, la zona el perfil e playa al cual pertenecen ichas muestras seleccionaas, es ecir, que cubrieran las tres zonas el perfil e playa: zona seca o backshore, zona e lavao o foreshore y zona sumergia u offshore. Geología En esta última etapa se buscó consierar la geología e la región a fin e cubrir las uniaes geológicas que afloran actualmente sobre la línea costera e la península e Yucatán. (Formación Carrillo Puerto, epósitos cuaternarios e arenisca poco consoliaa, epósitos palustres y epósitos e litoral) Como parte e los resultaos que se mostrarán más aelante en esta tesis, es confirmar aquellos resultaos obtenios en ese trabajo. De ser así, se estaría contano con criterios sólios con los cuales se obtenrían ventajas notables al aplicarlos. Una e tales ventajas sería no realizar toas las pruebas e velocia e caía para una 30

2 región, con lo cual se tenrían ahorro e tiempo consierable al realizar los ensayos en laboratorio. III.2. TRABAJO EXPERIMENTAL III.2.1. Descripción el métoo e trabajo La naturaleza e la metoología empleaa es sencilla, no obstante para ello se requirió e instrumentos y aparatos electrónicos para su ejecución. Los materiales empleaos para eterminar la velocia e caía fueron los siguientes: Instrumentos: Recipiente para colocar los granos seleccionaos. En este caso se empleó una caja rectangular con fono negro. Papel milimétrico. Instrumento con punta agua para la selección e los granos. Lupa. Probeta grauaa e plástico Probeta e cristal sin grauación Cinta con grauación Dos mamparas e color negro. Dos tripies Aparatos: Cámara igital Nikon D700 con microlentes e 105 mm y enfoque autoajustable. Cámara e vieo con una resolución e 30 cuaros por seguno (10.2 mega pixeles por cuaro). Los pasos que se siguieron para obtener la velocia e caía se resumen básicamente en: Análisis fotográfico. Meición e la velocia e caía. Análisis e vieos. Análisis fotográfico. Una vez que se contaba con los 50 e caa una e las muestras el experimento comienza con tomar al azar una pequeña parte e caa una e las muestra y colocarla sobre la hoja milimétrica. Puesta sobre la hoja el material se ispersaba éste lo suficiente e tal manera que no quearan pequeños montículos, esto con el fin e facilitar la extracción e las partículas que poseyeran un 50 lo más cercano posible al 50 estimao con el análisis granulométrico. En seguia se tomó una fotografía el material, la cual fue analizaa por meio e una rutina en el programa Matlab, con la finalia e estimar cuales partículas poseían un 50 similar al teórico. El número esperao e granos o partículas que se puee obtener es función únicamente e fijar un rango e iámetro en el cual se encuentren precisamente los 31

3 iámetros e las partículas seleccionaas. Alcérreca (2009) trabajó con 9 granos por ensayo. Tomano como referencia esto, se realizaron una serie e pruebas previas para poer fijar el rango en el cual se trabajaría. Para fijarlo, se trabajó con 150 granos obteniénose así tres intervalos, e los cuales se optó por utilizar aquel en el cual se esperaría obtener 12 partículas por ensayo. Rango o límites (pixeles) Tabla III.1 Intervalos e iámetros Número e granos obtenios con un 50 (pixeles) parecio al teórico 50 ± ± ± La justificación e poer extraer 12 partículas por ensayo fue por el tamaño e las partículas, pues al trabajar con partículas pequeñas, se trató e cubrir la posibilia e que alguna(s) e las partículas no se puiera observar en el análisis e los vieos ebio al efecto e amplificación que ocasiona el agua cuano se observan las fronteras el tubo. Meición e la velocia e caía. La meición e la velocia e caía se realizó e la siguiente manera: una vez seleccionaos los granos, se tomó uno por uno colocánolos en una probeta con agua en reposo total. La probeta previamente se le había colocao una cinta métrica. La caía e los granos se grabó con una cámara e vieo con una resolución y calia e las imágenes aceptables. Debio al color e los granos, se optó por colocar un fono negro para que e esta manera se puieran istinguir los granos en su recorrio. A causa e trabajar con iferentes tamaños e partículas, fue necesario eterminar el enfoque e la cámara y el intervalo e iámetros corresponiente. Este resultao también se obtuvo e los 150 granos ensayaos previamente. Tabla III.2 Diámetro e partícula y su corresponiente istancia recorria Diámetro e partícula Distancia recorria por las partículas Menor cm cm cm cm 0.80 máximo valor Abrir totalmente el zoom Análisis e vieos. Una vez capturao la caía e las partículas e manera igital, fue posible el análisis e los vieos cuaro por cuaro para que e esta forma se obtuviera el tiempo e caa una e las partículas, tiempo que le tomó a caa una e ellas recorrer la istancia enfocaa. 32

4 De esta manera fue como se prosiguió para obtener la velocia e caía e caa una e las partículas e toos los sitios que hasta el momento se han obtenio muestras e las arenas e sus playas. III.2.2. Particulariaes el métoo e trabajo. El métoo presentó inconvenientes mínimos, sin embargo, requieren ser mencionaos. El primer inconveniente que se presenta es el tener que usar el ojo como herramienta principal e visión, pues al trabajar con partículas tan pequeñas (menores a 0.1 mm), la precisión en el manejo e éstas se complica. Después e trabajar con 1711 granos (incluios los 150 granos previos), es posible ar una referencia en la cual, aún utilizano una lupa como apoyo visual, el manejo e partículas tan pequeñas se vuelve un tanto ifícil. En este trabajo y manejano icha cantia e granos, aquellos con iámetro mayor o igual a 0.15 mm, no presentan mayor reto para ser observaos visualmente; sin embargo, aquellos granos con iámetro menor a 0.15 mm, implicaron un mayor esfuerzo visual, mayor paciencia y mucho cuiao en el manejo e los mismos. En las 37 primeras pruebas se utilizó un tubo e acrílico e 5 cm e iámetro y 93 cm e altura. A partir e la prueba 38 se empleó una probeta e virio sin grauación e 6 cm e iámetro y 44 cm e altura. En ambos casos, la tensión superficial fue un reto que se superó con la práctica. El seguno inconveniente o reto que se presentó en este trabajo e laboratorio fue el tema e la tensión superficial. Como se mencionó antes, las partículas con un 50 menores a 0.15 mm, presentaron cierta ificulta para su manipulación, y especialmente al tratar e romper la tensión superficial para que la partícula empezara su movimiento e caía a través el agua. En las primeras pruebas la tensión superficial fue eterminante para el inicio e movimiento e las partículas, pues aún no se contaba con la suficiente experiencia y práctica para liiar con el problema. Dese luego este problema fue resuelto espués e muchas repeticiones e la siguiente manera: inepenientemente e la forma que poseyera la partícula, la solución consistió en sumergir por ebajo e la superficie e tensión superficial las partículas que así lo permitieron, cuiano que la partícula no se espreniera el instrumento con el cual se tomaron los granos e manera iniviual. Posteriormente, lo que siguió fue sacar el instrumento fuera el agua, e tal manera que el contacto e la partícula con la tensión superficial, venciera la aherencia que existía entre el instrumento y la partícula, iniciano la caía e la misma. Esta solución no aplicó a toos los granos, pues algunos en el instante que hubo contacto con la superficie el agua, se esprenían el instrumento, queano atrapaas en la tensión superficial. Para ar solución a esto, hubo que imprimirles un 33

5 pequeño empuje e tal manera que fuera lo suficiente para romper la tensión superficial para no aicionarle a las partículas una velocia inicial, alterano con ello las meiciones. Aún cuano suena algo sencillo, la naturaleza e esta solución es muy elicaa, pues al epener e este empuje, y este, a su vez, el pulso e la persona, resulta una tarea un tanto complicaa. Sin embargo, con el paso e las pruebas fue posible esarrollar la suficiente estreza para liiar con el problema. III.3. VELOCIDAD DE CAÍDA EXPERIMENTAL (W f ). III.3.1. Resultaos el análisis fotográfico La importancia e este análisis raica en el hecho e haber seleccionao uno a uno los granos pues se tuvo control el manejo e los atos e iámetros y e velocia e caía, es ecir, al tener orenaas las partículas y probar una a una se puee verificar la variación e la velocia e caía entro e una misma muestra. Este hecho viene ese luego asociao al cambio el iámetro que poseen caa uno e los granos. El control, por tanto, que se tiene e las partículas, así como e los atos que les corresponen, es exacto. Aún cuano sale el alcance e este trabajo, cabe mencionar que las fotografías tomaas pueen servir para hacer un análisis e la forma e la partícula, pues como se mencionó antes, el factor e forma participa en algunas e las ecuaciones empíricas e velocia e caía y no sólo el 50, pues para realizar las pruebas el único ato utilizao fue éste último. Sin embargo, se puo realizar una caracterización visual a través el ojo e la forma e las partículas con las que se trabajó y aemás, al observar la caía e las partículas a través e la columna e agua, se eterminó que la forma e los granos juegan un papel importante en la caía e las mismas porque al variar la forma e ésta, la velocia e caía cambia, e inclusive, la trayectoria que se esperaría tuvieran los granos cambiaba. Por ejemplo, al tener partículas casi reonas, ya fuera con aristas aguas o reoneaas, la trayectoria e la caía generalmente era recta; por otro lao, la caía e partículas e forma alargaa irregulares o cilínricas era básicamente recta, pero con la particularia e giraban alreeor e su centro e masa, por mencionar algunas. Esta caracterización visual se hizo sólo para aquellas partículas que así lo permitían, pues en general, partículas que poseían un 50 inferior a los 0.15 mm fue imposible observar la forma que poseían aún con ayua e una lupa. Sin embargo, para estas partículas tan pequeñas, inepenientemente e la forma que tuviesen, es posible ecir que la trayectoria e caía que seguían fue prácticamente recta. A continuación se muestran algunos ejemplos e ellos. 34

6 Faculta e Ingeniería Meición e la velocia e caía Tabla III.3 50 teórico y experimental el sitio Puerto Morelos 2 zona backshore NUMERO GRANO FOT/mm ELES MEDIDOS MEDIDO Figura III.1 Arena el sitio Puerto Morelos 2, Quintana Roo, México (zona backshore) 35

7 Faculta e Ingeniería Meición e la velocia e caía Tabla III.4 50 teórico y experimental el sitio Punto 5 zona offshore NUMERO GRANO FOT/mm ELES MEDIDOS MEDIDO Figura III.2 Arena el sitio Punto 5, Quintana Roo, México (zona offshore) 36

8 Faculta e Ingeniería Meición e la velocia e caía Tabla III.5 50 teórico y experimental el sitio Punto F zona offshore (rompientes) NUMERO GRANO FOT/mm ELES MEDIDOS MEDIDO Figura III.3 Arena el sitio Punto F, Quintana Roo, México (zona offshore, rompientes) 37

9 Faculta e Ingeniería Meición e la velocia e caía Tabla III.6 50 teórico y experimental el sitio Punta Allen zona offshore NUMERO GRANO FOT/mm ELES MEDIDOS MEDIDO Figura III.4 Arena el sitio Punta Allen, Quintana Roo, México (zona offshore) 38

10 III.3.2. Resultaos e las pruebas e velocia e caía A partir e los granos seleccionaos en caa uno e los ensayos, se inició la prueba e velocia e caía e éstos, como ya se mencionó en el apartao anterior. A continuación se presentan los resultaos e velocia e caía e algunas muestras que se obtuvieron espués e haber analizao los vieos. Tabla III.7 Velocia e caía e las arenas el sitio Puerto Morelos Estación UNAM, zona foreshore, Quintana Roo Número 50 Distancia Tiempo grano teórico 50 meio Velocia experimental (m/s) (cm) (s) Número grano Tabla III.8 Velocia e caía e las arenas el sitio Punto 9, zona foreshore, Quintana Roo 50 teórico 50 meio Distancia Tiempo Velocia experimental (m/s) (cm) (s)

11 Número grano Tabla III.9 Velocia e caía e las arenas el sitio Tulum A, zona foreshore, Quintana Roo 50 teórico 50 meio Distancia Tiempo Velocia experimental (m/s) (cm) (s) Número grano Tabla III.10 Velocia e caía e las arenas el sitio Holbox, zona offshore, Quintana Roo 50 teórico 50 meio Distancia Tiempo Velocia experimental (cm) (s) (m/s) Número grano Tabla III.11 Velocia e caía e las arenas el sitio UAY, zona offshore, Yucatán 50 teórico 50 meio Distancia Tiempo Velocia experimental (cm) (s) (m/s)

12 Tabla III.12 Velocia e caía e las arenas el sitio Isla el Carmen, zona backshore, Campeche Número grano 50 teórico 50 meio Distancia Tiempo Velocia experimental (cm) (s) (m/s)