Propiedades del Agua de Mar

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Manual introductorio a la Ingeniería de Costas. Cap 1: Propiedades del Agua de Mar (Composición, Salinidad, Conductividad Electrica, Temperatura, Densidad, Viscocidad, Tensión Superficial, Sonido y Luz en el Océano)

Text of Propiedades del Agua de Mar

  • 1. Ingeniera deRecursos Hdricos Organizacin para un Desarrollo SostenibleINGENIERA DE COSTAS Presentado por:Bach. Ing. Luis Alexander Garca Caveroe-mail: lgarcia.ingc@gmail.com Sitio Web: www.ingenieriarecursoshidricos.comLIMA PER 2012

2. CAPTULO 1PROPIEDADES DELAGUA DE MAR 3. INDICE GENERALINDICE GENERAL ............................................................................................................................. IIIPROLOGO ........................................................................................................................................ IVLISTADO DE TABLAS ......................................................................................................................... VLISTADO DE FIGURAS ....................................................................................................................... VCAPTULO 1: PROPIEDADES DEL AGUA DE MAR ............................................................................... 61.INTRODUCCIN ............................................................................................................................ 62.COMPOSICIN DEL AGUA DEL MAR ........................................................................................................ 63.SALINIDAD ........................................................................................................................................ 73.1 CONDUCTIVIDAD ELECTRICA ........................................................................................................ 94.TEMPERATURA ........................................................................................................................... 105.DENSIDAD ...................................................................................................................................... 126.VISCOSIDAD .................................................................................................................................... 137.TENSIN SUPERFICIAL ................................................................................................................ 158.EL SONIDO EN EL OCANO .................................................................................................................. 169.LUZ EN EL OCANO...................................................................................................................... 1910. DISTRIBUCION DE LA DENSIDAD, TEMPERATURA Y SALINIDAD..................................................................... 2211. PRINCIPALES MASAS DE AGUA OCENICAS ................................................................................ 23REFERENCIAS ................................................................................................................................. 24III 4. PROLOGOEl presente documento es el Captulo 1. Propiedades del Agua de Mar, quees uno de los textos que se estn elaborando, con el objetivo principal: Ofrecer un paquete de informacin base, para que el usuario pueda seguir un lineamiento de estudio sobre la ingeniera de costas.El tema de Ingeniera de Costas no podra ser mejor ni ms oportunamenteescogido, puesto que el control de las zonas costeras y por lo tanto, lasestructuras necesarias para dicho control, son tareas vinculadas desdeantao, y hoy ms que nunca, al desarrollo de nuevos proyectos.En esta rama de la ingeniera, se ha venido utilizando recursos informticoslos cuales permiten resolver diferentes problemas con mayor precisinmediante clculos analticos, pero tambin es cierto, que es indispensable laexperiencia y el buen criterio del ingeniero para dar dichos resultados comofiables. IV 5. LISTADO DE TABLASCAPTULO 1TABLA 1.1. COMPOSICIN DE SOLUTOS SLIDOS DEL AGUA DEL MAR, CADA UNO EXPRESADO COMO PORCENTAJE DEL TOTAL. FUENTE: OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006. ......................................................................... 7TABLA 1.2. RELACIN TEMPERATURA / VISCOSIDAD EN AGUA DULCE Y AGUA DE MAR. FUENTE: OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006 .......................................................................................................... 14TABLA 1.3. PRINCIPALES MASAS DE AGUA OCENICAS.FUENTE: OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006. ...................................................................................................................... 23LISTADO DE FIGURASCAPTULO 1FIGURA 1.1. PERFILES TPICOS DE TEMPERATURA/PROFUNDIDAD A DISTINTAS LATITUDES.FUENTE: PICKARD, 1982 EN OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006 .................................................................... 11FIGURA 1.2. TEMPERATURA EN LA SUPERFICIE DEL OCANO PACIFICO COSTAS DE PER. FUENTE: NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION, 2012. ............................................................ 11FIGURA 1.3. PERFILES TPICOS DE DENSIDAD/PROFUNDIDAD A DISTINTAS LATITUDES.FUENTE: OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006 .......................................................................................................... 13FIGURA 1.4. TENSIN SUPERFICIAL.FUENTE: MARINA NUEZ, 2012. ............................................................................................................................................ 15FIGURA 1.5. REFRACCIN Y REFLEXIN DEL SONIDO.FUENTE: CIFUENTES LEMUS ET AL., 2012 ......................................................................................................................... 17FIGURA 1.6. OCANO PACFICO 39 N 46 W. (A): PERFILES DE SALINIDAD Y TEMPERATURA; (B): CORRECCIONES A LA VELOCIDAD DEL SONIDO DEBIDAS A LA SALINIDAD, TEMPERATURA Y PRESIN; (C): VELOCIDAD RESULTANTE DEL SONIDO. FUENTE: PICKARD, 1982 EN OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006. ........................................... 19FIGURA 1.7. DISCO DE SECCHI.FUENTE: CIFUENTES LEMUS ET AL., 2012. ...................................................................................................................................... 20FIGURA 1.8. ESPECTRO ELECTROMAGNTICO Y LA TRANSMISIN DE LUZ EN EL AGUA. FUENTE: LIZANO R., 2012. ....................................................................................................................................... 21FIGURA 1.9. VARIACIN DE SALINIDAD, TEMPERATURA Y DENSIDAD DEL AGUA DE SUPERFICIE CON LA LATITUD. FUENTE: PICKARD, 1982 EN OSORIO ARIAS & ALVAREZ SILVA, 2006. ................................................................... 22 V 6. CAPTULO 1: PROPIEDADES DEL AGUA DE MAR1.INTRODUCCINEl agua del mar es una solucin de sales, por lo que sus propiedadesfsicas son muy diferentes de las del agua dulce y varan de acuerdocon la cantidad de sales que contenga. Por la gran complejidad quepresenta el agua del mar en su composicin, y debido a su riqueza enseres vivos, sustancias inorgnicas en suspensin y gases disueltos,algunos autores la describen como una sopa turbia de seres vivos.2.COMPOSICIN DEL AGUA DEL MAREl agua de mar es una disolucin en agua (H2O) de muy diversassustancias. Hasta los 2/3 de los elementos qumicos naturales estnpresentes en el agua de mar, aunque la mayora slo como trazas.Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de ms del 99% dela composicin de solutos.6 7. Aniones CationesCloruro (Cl -)55.07 Sodio (Na+) 30.62Sulfato (SO42-) 7.72Magnesio (Mg++) 3.68Bicarbonato0.4 Calcio (Ca++) 1.18(HCO3-)Bromuro (Br-) 0.19Potasio (K+)1.1Flor (F-)0.01Estroncio (Sr++)0.02cido brico Molcula no disociada0.01(H3BO3) Tabla 1.1. Composicin de solutos slidos del agua del mar, cada uno expresado comoporcentaje del total. Fuente: Osorio Arias & Alvarez Silva, 2006. Cabe resaltar, que la tabla anteriormente presentada nicamente es una idealizacin de los componentes encontrados en cantidades ms o menos constantes en diferentes ensayos.3. SALINIDAD La salinidad est dada, principalmente, por los cloruros, sulfatos y carbonatos que se encuentran disueltos en el agua del mar, y su distribucin no es uniforme ni constante, vara de un lugar a otro, tanto en direccin horizontal, como en vertical, e incluso sufre oscilaciones en un mismo punto del ocano, con el transcurso del tiempo. 8. El factor fundamental que determina las variaciones de salinidad enun rea martima concreta es la prdida o ganancia de agua.Idealmente, la salinidad debe ser la suma de todas las sales disueltasen gramos por el kilogramo de agua de mar. La salinidad media delocano es de 35 gramos de sales por kg de agua de mar, es decir,S=35 ppm (partes por mil).La salinidad absoluta (SA), est en base a una relacin entre laclorinidad y la salinidad. En 1969, los Cientficos de las NacionesUnidas, organizacin educacional, cientfico y cultural (UNESCO)introdujeron esta nueva definicin:La salinidad prctica (S),con el desarrollo de nuevas tcnicas paradeterminar la salinidada partir de medidas de conductividad,temperatura y presin, en 1978, el Practical Salinity Scale, define lasalinidad en trminos de una razn o cociente de conductividades.Entonces, la salinidad de una muestra de agua de mar, se define entrminos de la razn, K de la conductividad elctrica de una muestrade agua de mar a T = 15C y a la presin de una atmsfera estndar(P = 1 atm), a la de una solucin del cloruro de potasio (KCl), en la 9. cual la fraccin de masa total de KCl es de 0.0324356, a la mismatemperatura y presin. El valor de K igual a uno correspondeexactamente, por definicin, a una salinidad prctica igual a 35.Se puede observar, que en esta definicin, la salinidad es un cocientey el smboloresulta innecesario. El antiguo valor de 35corresponde al valor de 35 en la salinidad prctica.3.1 CONDUCTIVIDAD ELECTRICALa conductividad elctrica es la capacidad que tiene una sustanciapara transmitir corriente a travs de ella.La presencia de una gran variedad de iones es lo que hace que elagua de mar sea un buen conductor de la electricidad, a diferencia delagua pura. Los iones conducen la corriente elctrica fcilmente. Laconductividad se incrementa directamente en funcin a la salinidad,es dec