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- 3. Energía: Noticias Deepwater Horizon (Abril 20, 2010) Nuclear Planta Fukushima (Marzo 11, 2011)
- 4. 0 50 100 0 0 1 10 WA[%] PC [kW/person] 40 60 80 0 0 1 10 LE[yrs] PC [kW/person] 1 10 100 0 0 1 10 IM [deaths/1000born] PC [kW/person] 0 5 10 15 MYS[yrs] 0 50 100 0 0 1 10 EL[%] PC [kW/person] 0 0 1 10 PC [kW/pers] LE [years] WA [%] EL [%] 105 104 103 102 GNI [US$/person] 0.01 0.1 1 10 MYS [years] IM [deaths/103born] 5 5 0.1 0.1 agua expectativa de vida mortalidad infantil educación electrificación ingresos Energía y Vida www.thenativecanadian.com
- 5. 0 2 4 6 8 10 -2 -1 0 1 CalidaddeVida Consumo [kW/pers] 0.01 0.1 1 10 2014: 17 TW Energía y Vida
- 6. 0 2 4 6 8 10 -2 -1 0 1 CalidaddeVida Consumo [kW/pers] 0.01 0.1 1 10 Energía y Vida 2014: 17 TW 2039: 25 TW
- 7. 0 2 4 6 8 10 -2 -1 0 1 CalidaddeVida Consumo [kW/pers] 0.01 0.1 1 10 Energía y Vida 2014: 17 TW 2039: 25 TW sistema sostenible de energía
- 8. Recursos petro carbón gas >85% 1000 Ma2000 Ma3000 Ma4000 Ma 0 bioactividad combustibles fósiles 0 2000 a-2000 a-4000 a-6000 a magnificación: 2x106
- 9. C Combustibles Fósil Emisiones CO2 CO2 C-geo almacenamiento
- 10. Combustibles fósiles Energía Renovables Nuclear Petróleo Gas Carbón GeoT Hidro Eólica Solar CARACTERIZACIÓN DE CAMPO PROPIEDADES DE LOS GEO-MATERIALES DEPÓSITO: MONITOREO & MANEJO DISEÑO de la INFRAESTRUCTURA ConstrucciónDesmantelado GEO-ALMACENAMIENTO Energía & residuos REMEDIACIÓN GEO-AMBIENTAL EFICIENCIA Y CONSERVACIÓN Geotecnia de Energía
- 11. Dieta = 100 W / persona Conservación
- 12. Dieta = 100 W / persona
- 13. Eficiencia
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- 15. Gas vapor de agua CH4 CO2 Supercrítico CO2 Liquido CO2 agua & salmuera crudo liviano ↔ alquitrán Sólido mineral hielo hidrato de CO2 hidrato de CH4 Estados - Fases
- 16. G aire (100 kPa, 20°C) 1.3 G CO2 (1MPa, 30°C) 18 G CH4 (10MPa, 4°C) 87 SC CO2 (20MPa, 70°C) 650 L crudo liviano 850 L CO2 953 L crudo pesado 960 S hielo 921 S hidrato CH4 930 L agua 998 L salmuera 1028 L bitumen 1030 S hidrato CO2 1100 L sal (fundida) 1470 S minerales 2650 Densidad ρ [kg/m3] caprock Q CO2 salmuera flotación capilaridad
- 17. 110-2 102 104 106 108 1010 1012 gases:aire,CH4,CO2 SC-CO2 L-CO2 viscosidad η [mPa.s = cP] agua crudo liv. mediano pesado alquitrán uq Viscosidad η
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- 23. Cambio Volumétrico exsolución de gascongelam. u=250 kPa 0.09 110-1 10 100 1000 deformación volumétrica ∆V/Vo ~2 to 176 agua vapordisociación de hidrato goodcleantech
- 24. Tensión Superficial T BBC Science.jpg baja presión alta presión
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- 28. Resumen: Fluidos Fases: gas, supercrítica, liquida, solida Propiedades: gran rango! Disolución ↔ precipitación / exsolución Transformación de fase Gran cambio volumétrico dentro de los poros Mezcla de fluidos: LG, LL, LH
- 29. Sedimentos 1. génesis 2. post formación 3. clasificación
- 30. Mecano-Génesis: Grava, Arena… limos arena Ottawagranito triturado 100µm100µm
- 31. Termo-Génesis: Cenizas ceniza volante 10µm 10µm TVA Kingston Fossil Plant – 12/22/2008 (US EPA)
- 32. www.nhm.ac.uk volcanoes.usgs.gov 1µm 30µm @AidaLiraL Mexico - Popocatepetl LL> 250 φ > 42° ? Termo-Génesis: Cenizas ceniza volcánica
- 33. Bio-Génesis: Diatomeas The Diatoms –1990 10µm @AidaLiraL Mexico - Popocatepetl
- 35. Quimo-Génesis: Arcillas http://www.minersoc.org esmectitacaolinita illita Ss= 10 m2/g Ss= 50 m2/g Ss= 300 m2/g 2µm 2µm 2µm
- 37. Balance de Fuerzas Deformación & Resistencia µN mN nN Fcap fuerzadeform. 0% 10% Atrac. – Repul. agua dulce salmuera tamaño de grano d 1 µm 1 mm10 100 10 N σ’=1 kPa
- 38. Resumen: Génesis Tamaño – Forma – Fuerzas #200 Felect Fcap N W 0.1µm tamaño de grano 1µm 10µm 100µm 1mm 10mm Quimo-gen mecano-genbio-gen termo-gen
- 39. Resumen: Génesis Tamaño – Forma – Fuerzas #200 0.1µm tamaño de grano 1µm 10µm 100µm 1mm 10mm Quimo-gen mecano-genbio-gen termo-gen Tamaño (D50, Cu) Forma Contenido de Finos LL, Ss Fluido
- 40. Genesis quimo-génesis termo-génesis bio-génesis mecano-génesis Génesis determina tamaño, forma, mineralogía Fuerzas = f(d) peso de grano, esqueletal fuerza capilar: sub-mm fuerzas eléctricas: <10 µm limos < tamiz #200 Resumen: Génesis
- 42. Disolución: Disolución Tubificada arena calcárea agua ácida
- 44. Planta Vogtle (GA) - Excavación Units 3 & 4 (Foto: Southern Company, 2010) También: DOE’s Savannah River Site (SC) Disolución: Disolución Tubificada
- 45. 0.3 0.4 0.5 0.6 0 1000 2000 Tiempo [s] Coeficientede esfuerzolateral,k 0.00 0.02 0.04 Deformación vertical 90% glass bead + 10% NaCl Disolución: Homogénea
- 47. 1km 250m Cartwright (2005) fondo de mar Disolución: Fracturamiento Poligonal geo-plomería …
- 48. Precipitación – Estilos nucleación homogénea cobertura de superficie en contactos nucleación heterogénea parches (maduración) segregada (lentes)
- 49. NGHP Mt. Elbert de Jong Precipitación – Estilos nucleación homogénea cobertura de superficie en contactos nucleación heterogénea parches (maduración) segregada (lentes)
- 50. Precipitación: Rigidez 0 0.0001 0.0002 0.0003 Travel time [sec] arena sin cemento 0 0.0001 0.0002 0.0003 Travel time [sec] arena con 4% cemento 2 10 27 62 131 270 409 603 798 1062 798 603 409 270 131 62 27 10 2 σ’aumentaσ’disminuye σ’ [kPa] σ’ [kPa] 2 10 27 62 131 270 409 603 798 1062 798 603 409 270 131 62 27 10 2 σ’aumentaσ’disminuye
- 51. 0 5 10 15 20 Axial strain [%] 0 5 10 15 20 Axial strain [%] 0 1000 2000 3000 4000 0 5 10 15 20 Deviatricstress[kPa] Axial strain [%] 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0 5 10 15 20 Voidratio[] Axial strain [%] Precipitación: Esfuerzo-Deformación 50% 20% 0% Shyd 5% 50% 20% 5% 0% Shyd 50% 20% 0% Shyd 50% 20% 5% Shyd 0% 5% cementación distribuida cementación en parches
- 52. Resumen: Cambios Post Formación Suelos: no inertes (escalas de tiempo proj. energía) Disolución tubificación, koka, bandas de corte geo- plomería tendencia a contracción ↑ Precipitación diferentes estilos diferentes efectos afectos: khyd, rigidez, resistencia, dilatancia rigidización: parciamente perdida en muestreado Acoplamiento hidro-quimo-mecánico HQM
- 54. GRUESO R > 50% Grava R > 50% < 5% finos Cu>4, 1≤Cc≤3 GW sino GP > 12% finos debajo de línea-A GM arriba de línea-A GC Arena P > 50% < 5% finos Cu>6, 1≤Cc≤3 SW sino SP > 12% finos debajo de línea-A SM arriba de línea-A SC FINO P > 50% Baja Plasticidad LL < 50 ML CL OL Alta Plasticidad LL > 50 MH CH OH 60 40 20 0 índiceplástico límite líquido CL OL ML CH OH or MH 0 20 50 100 # 200 # 4 % finos % finos
- 55. GRUESO R > 50% Grava R > 50% < 5% finos Cu>4, 1≤Cc≤3 GW sino GP > 12% finos debajo de línea-A GM arriba de línea-A GC Arena P > 50% < 5% finos Cu>6, 1≤Cc≤3 SW sino SP > 12% finos debajo de línea-A SM arriba de línea-A SC FINO P > 50% Baja Plasticidad LL < 50 ML CL OL Alta Plasticidad LL > 50 MH CH OH 60 40 20 0 índiceplástico límite líquido CL OL ML CH OH or MH 0 20 50 100 # 200 # 4 % finos % finos
- 56. Arena + Grava fracción arena: grava eG= emin eG= emax arena eS= emax eS= emin fracción arena χL= 20-25 % χH= 35-40 % f(Cu, forma)
- 57. gruesos eC= emin eC= emax finos eF= e1kPa eF= e1MPa fracción de finos ΦL= 18 % ΦH= 24 % caolín ΦL= 8 % ΦH= 25 % montmorilonita Arena + Finos fracción finos:
- 58. Base name Descriptor Grueso controla todas las propiedades Grueso limpio Grava Limpia CG Cu & forma Mezcla limpia de arena y grava CX Arena limpia CS FinoscontrolHB FinescontrolHBM Mezcla Transición Grava en transición TG Gruesos: Cu & forma Finos: Φ M or C LL, pH, C Mezcla de arena y grava en transición TX Arena en transición TS Finos controlan todas las propiedades Finos dominante < próxima pagina > LL LL, pH, c, κ ΦL=8% ΦH=25% Φ=100% Φ=0% χ=100% χ=0% χH=40% χL= 20% Información complementaria: densidad in situ, saturación, rigidez a baja deformacion Clasificación: Gruesos χ=100% χ=0% χH=40% χL= 20% (Retenidos #200)
- 59. Plasticidad LLbrine no media alta bajaalta 30 75 SensibilidadeléctricaSE% 30 75 media Clasificación: Finos (Pasante #200)
- 60. Resumen: Clasificación USCS: gran entendimiento físico Requiere actualización Fracción de arena Fracción de finos Clasificación de finos (sensibilidad eléctrica) Información complementaria Gruesos: forma de grano Finos: Ss & fluido (pH, c, ε’) Casagrande (1902-1981)
- 61. Ingeniería 1. muestreado & ensayo 2. carga repetitiva 3. HTQBM: instabilidades
- 62. Ingeniería 1. muestreado & ensayo 2. carga repetitiva 3. HTQBM: instabilidades
- 63. Caracterización de Muestras a Presión
- 64. Inlet line Effluent line Plunger ((vertical stress) Quick clamp Ball valve Plastic liner Specimen Porous stone DPT LVDT Rubber jacket Caracterización de Muestras a Presión
- 65. www.geosentetikler.net Leonardo (1452- 1519) Cargas Repetitivas ∆T° ∆T° Narsilio - Melbourne ∆σ’ ∆RH trinquete
- 66. Respuesta de Suelos a Carga Repetitiva convergente? trinqueteado? densidad terminal
- 67. 45m 70 m FS=6 ΔP/P = 5% ex/B=1/4 Ncy= 100,000 0.700 0.679 e= δ [mm] 0 170 Turbina Eólica (carga excéntrica) deformación vertical relación de vacíos
- 68. Localización deform. banda de corte banda de compact. Migración de granos colmatación erosión tubificada producción de arena Fluidos dedos viscosos lagrimas densas Causadas por fluidos grietas de invasión (gas, crudo, secado) fractura hidráulica Lentes hielo & hidratos Disolución corte en contracción gusaneo Inestabilidad Homogeneidad?
- 69. Resumen: Ingeniería Muestreado y caracterización Gran desafío en aplicaciones de energía Carga Repetitiva: acumulación εv & εq Largo plazo? Cargas: σ’, RH, T°, química de fluidos Claves: εth, eter, convergencia, trinqueteado Necesario: modelos, algoritmos, equipos, métodos Procesos HTQBM acoplados Retroalimentación positiva Inestabilidades Subsurface exploration and sampling of soils for civil engineering purposes M.J. Hvorslev WES - 1949
- 71. Energía: Crítica para la vida Tendencias: Δ-energía ~50% en 25 años Geotecnia de Energía Energía estimula nuevo entendimiento de suelos Geotecnia crítica para sistema sostenible de energía Energía y Nosotros Energía Geotecnia
- 72. 1920’s 1960’s 1980’s Energy Geotech Mecánica + Física + + Química+ + Biología Nuestra Historia
- 73. Geotecnología de Energía: Jóvenes Desafío global sin precedentes Crisis durante el pico de sus carreras Práctica Grandes problemas de ingeniería Generosos recursos Educación Podar obsoleto, incorrecto, inapropiado Fortalecer las bases … los fundamentos Extender el currículo Investigación: Fascinante !
- 74. Geotecnología de Energía: Jóvenes Desafío global sin precedentes Crisis durante el pico de sus carreras Práctica Grandes problemas de ingeniería Generosos recursos Educación Podar obsoleto, incorrecto, inapropiado Fortalecer las bases … los fundamentos Extender el currículo Investigación: Fascinante ! Entusiasmo, desafíos, oportunidades … urgencia !!
- 75. Gracias !