Material granular compuesto de partículas de roca y minerales finamente divididas.
Dunas de arena en Idehan Ubari , LibiaRepresentación de arenas: vidrio, duna, cuarzo, volcánica, coral biogénico, coral rosa, volcánica, granate, olivino. Las muestras proceden del desierto de Gobi , Estonia , Hawái y Estados Unidos continental. (1 × 1 cm cada una) [1]
La arena es un material granular compuesto de partículas minerales finamente divididas . La arena tiene diversas composiciones, pero se define por el tamaño de su grano. Los granos de arena son más pequeños que los de la grava y más gruesos que los del limo . La arena también puede referirse a una clase de textura de suelo o tipo de suelo; es decir, un suelo que contiene más del 85 por ciento de partículas del tamaño de la arena en masa. [2]
La composición de la arena varía según las fuentes de roca locales y las condiciones, pero el componente más común de la arena en entornos continentales interiores y costeros no tropicales es la sílice (dióxido de silicio o SiO 2 ), generalmente en forma de cuarzo .
La arena es un recurso no renovable en escalas temporales humanas, y la arena adecuada para fabricar hormigón tiene una gran demanda. [3] La arena del desierto, aunque abundante, no es adecuada para el hormigón. Cada año se utilizan cincuenta mil millones de toneladas de arena de playa y arena fósil para la construcción. [4]
La definición exacta de arena varía. El Sistema científico de clasificación unificada de suelos utilizado en ingeniería y geología corresponde a los tamices estándar de EE. UU. y define la arena como partículas con un diámetro de entre 0,074 y 4,75 milímetros. [5] Según otra definición, en términos de tamaño de partícula utilizado por los geólogos , las partículas de arena varían en diámetro desde 0,0625 mm (o 1 ⁄ 16 mm), un volumen de aproximadamente 0,00012 milímetros cúbicos, hasta 2 mm, un volumen de aproximadamente 4,2 milímetros cúbicos, siendo la diferencia de volúmenes de 34 688 medidas de diferencia. [6] Cualquier partícula que se encuentre dentro de este rango de tamaños se denomina grano de arena . Los granos de arena se encuentran entre la grava (con partículas que van desde 2 mm hasta 64 mm en el último sistema, y desde 4,75 mm hasta 75 mm en el primero) y el limo (partículas más pequeñas que 0,0625 mm hasta 0,004 mm). La especificación de tamaño entre arena y grava se ha mantenido constante durante más de un siglo, pero los diámetros de partículas tan pequeños como 0,02 mm se consideraban arena según el estándar de Albert Atterberg en uso a principios del siglo XX. Los granos de arena en The Sand Reckoner de Arquímedes escrito alrededor del 240 a. C. tenían 0,02 mm de diámetro. Una especificación de 1938 del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos era de 0,05 mm. [7] Una norma de ingeniería de 1953 publicada por la Asociación Estadounidense de Funcionarios de Carreteras Estatales y Transporte estableció el tamaño mínimo de arena en 0,074 mm. La arena se siente arenosa cuando se frota entre los dedos. El limo , en comparación, se siente como harina .
La norma ISO 14688 clasifica las arenas como finas, medias y gruesas con rangos de 0,063 mm a 0,2 mm a 0,63 mm a 2,0 mm. En los Estados Unidos, la arena se divide comúnmente en cinco subcategorías según el tamaño: arena muy fina ( 1 ⁄ 16 – 1 ⁄ 8 mm de diámetro), arena fina ( 1 ⁄ 8 mm – 1 ⁄ 4 mm), arena media ( 1 ⁄ 4 mm – 1 ⁄ 2 mm), arena gruesa ( 1 ⁄ 2 mm – 1 mm) y arena muy gruesa (1 mm – 2 mm). Estos tamaños se basan en la escala phi de Krumbein , donde el tamaño es Φ = -log 2 D; D es el tamaño de partícula en mm. En esta escala, para la arena el valor de Φ varía de −1 a +4, siendo las divisiones entre subcategorías números enteros.
Primer plano de arena volcánica negra de Perissa, Santorini , Grecia
Las rocas se erosionan o desgastan durante un largo período de tiempo, principalmente por el agua y el viento, y sus sedimentos son transportados río abajo. Estos sedimentos continúan rompiéndose en pedazos más pequeños hasta que se convierten en granos finos de arena. El tipo de roca de la que se originó el sedimento y la intensidad del entorno dan lugar a diferentes composiciones de arena. La roca más común para formar arena es el granito , donde los minerales de feldespato se disuelven más rápido que el cuarzo , lo que hace que la roca se rompa en pedazos pequeños. En entornos de alta energía, las rocas se rompen mucho más rápido que en entornos más tranquilos. En las rocas de granito, esto da como resultado más minerales de feldespato en la arena porque no tienen tanto tiempo para disolverse. El término para la arena formada por meteorización es "epiclástica". [9]
La arena de los ríos se recoge del propio río o de su llanura de inundación y representa la mayor parte de la arena utilizada en la industria de la construcción. Debido a esto, muchos ríos pequeños se han agotado, lo que causa preocupación ambiental y pérdidas económicas a las tierras adyacentes. La tasa de extracción de arena en esas áreas supera con creces la tasa de reposición de la arena, lo que la convierte en un recurso no renovable. [10]
Las dunas de arena son consecuencia de las condiciones secas o de la deposición del viento. El desierto del Sahara es muy seco debido a su ubicación geográfica y proximidad al ecuador . Es conocido por sus vastas dunas de arena, que existen principalmente debido a la falta de vegetación y agua. Con el tiempo, el viento arrastra partículas finas, como arcilla y materia orgánica muerta, dejando solo arena y rocas más grandes. Solo el 15% del Sahara son dunas de arena, mientras que el 70% es roca desnuda. [11] El viento es responsable de crear estos diferentes entornos y dar forma a la arena para que sea redonda y suave. Estas propiedades hacen que la arena del desierto sea inutilizable para la construcción. [12]
La arena de playa también se forma por erosión. A lo largo de miles de años, las rocas cercanas a la costa se erosionan debido al movimiento constante de las olas y los sedimentos se acumulan. La meteorización y la deposición fluvial también aceleran el proceso de creación de una playa, junto con la interacción de los animales marinos con las rocas, por ejemplo, comiéndose las algas que hay en ellas. Una vez que hay una cantidad suficiente de arena, la playa actúa como una barrera para evitar que la tierra se erosione aún más. Esta arena es ideal para la construcción, ya que es angular y de varios tamaños. [13]
La arena marina (o arena oceánica) proviene de sedimentos transportados al océano y de la erosión de las rocas oceánicas. El espesor de la capa de arena varía, sin embargo es común tener más arena cerca de la tierra; este tipo de arena es ideal para la construcción y es un producto muy valioso. Europa es el principal minero de arena marina, lo que daña enormemente los ecosistemas y la pesca local. [10]
El estudio de los granos individuales puede revelar mucha información histórica sobre el origen y el tipo de transporte del grano. [14] La arena de cuarzo que se ha erosionado recientemente a partir de cristales de cuarzo de granito o gneis será angular. Se la llama grus en geología o arena afilada en el sector de la construcción, donde se prefiere para el hormigón, y en jardinería, donde se utiliza como enmienda del suelo para aflojar los suelos arcillosos. La arena que se transporta largas distancias por el agua o el viento será redondeada, con patrones de abrasión característicos en la superficie del grano. La arena del desierto suele ser redondeada.
Las personas que recogen arena como pasatiempo se conocen como arenófilos . Los organismos que prosperan en entornos arenosos son los psamófilos. [15]
Usos
Granos de arena de construcción de color amarillo. Microscopio Lumam P-8. Iluminación EPI. La fotografía de cada grano de arena es el resultado del apilamiento multifocal .
Abrasión : Antes de la aparición del papel de lija, se utilizaba arena húmeda como elemento abrasivo entre dispositivos rotatorios con superficie elástica y materiales duros como piedra muy dura (fabricación de jarrones de piedra) o metal (eliminación de manchas antiguas antes de volver a teñir ollas de cobre para cocinar).
Agricultura : Los suelos arenosos son ideales para cultivos como sandías, duraznos y maní, y sus excelentes características de drenaje los hacen adecuados para la ganadería lechera intensiva.
Filtración de aire : Las partículas de arena más finas mezcladas con tela se usaban comúnmente en ciertos diseños de filtros de máscaras de gas, pero han sido reemplazadas en gran medida por microfibras .
Acuarios : La arena es un material de base de bajo costo para acuarios que algunos consideran mejor que la grava para uso doméstico. También es una necesidad para los acuarios de arrecife de agua salada , que emulan entornos compuestos principalmente de arena de aragonito descompuesta de corales y mariscos .
Regeneración de playas : los gobiernos trasladan arena a las playas donde las mareas, las tormentas o los cambios deliberados en la costa erosionan la arena original. [16]
Ladrillos : Las plantas de fabricación añaden arena a una mezcla de arcilla y otros materiales para fabricar ladrillos. [17]
Cob : El cob es un material de construcción compuesto por agua, materia orgánica (como paja), cal y subsuelo , que en su mayor parte está compuesto por arena. La arena gruesa constituye hasta el 75% del cob.
Hormigón : La arena es a menudo el componente principal de este material de construcción fundamental.
Vidrio : La arena rica en sílice es el componente principal de los vidrios comunes.
Fracturación hidráulica : Técnica de perforación de gas natural que utiliza arena de sílice redondeada como " apuntalante ", un material para mantener abiertas las grietas que se producen mediante el proceso de fracturación hidráulica.
Paisajismo: La arena forma pequeñas colinas y pendientes (los campos de golf serían un ejemplo).
Mortero : Se mezcla arena con cemento de mampostería o cemento Portland y cal para ser utilizado en la construcción de mampostería.
Pintura : Mezclar arena con pintura produce un acabado texturizado para paredes y techos o superficies de piso antideslizantes.
Recreación: Jugar con arena es una de las actividades playeras favoritas. Uno de los usos más populares de la arena es hacer estructuras a veces intrincadas, a veces simples, conocidas como castillos de arena , proverbialmente impermanentes. Las áreas de juego especiales para niños, que encierran una superficie significativa de arena y se conocen como areneros, son comunes en muchos parques infantiles públicos e incluso en algunas casas unifamiliares. Las dunas de arena también son populares entre los escaladores, motociclistas y conductores de buggies de playa .
Carreteras: La arena mejora la tracción (y por tanto la seguridad del tráfico) en condiciones de hielo o nieve.
Animación con arena : los artistas de performance dibujan imágenes en arena. Los creadores de películas animadas utilizan el mismo término para describir el uso de arena sobre vidrios con iluminación frontal o posterior.
Fundición en arena : Los fundidores humedecen o aceitan la arena de moldeo , también conocida como arena de fundición , y luego la moldean en moldes en los que vierten el material fundido. Este tipo de arena debe ser capaz de soportar altas temperaturas y presiones, permitir la salida de gases, tener un tamaño de grano pequeño y uniforme y no ser reactiva con los metales.
Sacos de arena : sirven de protección contra inundaciones y disparos. Son económicos y fáciles de transportar cuando están vacíos, y los voluntarios no cualificados pueden llenarlos rápidamente con arena local en caso de emergencia.
Sólo algunas arenas son adecuadas para la industria de la construcción, por ejemplo para fabricar hormigón . Los granos de arena del desierto se redondean al ser arrastrados por el viento, por lo que no producen hormigón sólido, a diferencia de la arena rugosa del mar. Debido al crecimiento de la población y de las ciudades y la consiguiente actividad de construcción, existe una gran demanda de estos tipos especiales de arena, y las fuentes naturales se están agotando. En 2012, el director francés Denis Delestrac realizó un documental llamado " Sand Wars " sobre el impacto de la falta de arena de construcción. Muestra los efectos ecológicos y económicos del comercio legal e ilegal de arena de construcción. [18] [19] [20]
Para recuperar la arena se utiliza el método de dragado hidráulico, que consiste en extraer del agua los primeros metros de arena y llenar un barco con ella, que luego se transporta a tierra para su procesamiento. Toda la vida marina mezclada con la arena extraída muere y el ecosistema puede seguir sufriendo durante años después de que se termine la extracción. Esto no solo afecta a la vida marina, sino también a las industrias pesqueras locales debido a la pérdida de vidas y a las comunidades que viven cerca de la orilla del agua. Cuando se extrae arena del agua aumenta el riesgo de deslizamientos de tierra, lo que puede provocar la pérdida de tierras agrícolas y/o daños a las viviendas. [21]
Los múltiples usos de la arena requieren una importante industria de dragado , lo que genera preocupaciones ambientales por el agotamiento de los peces, los deslizamientos de tierra y las inundaciones. [22] Países como China, Indonesia, Malasia y Camboya prohíben las exportaciones de arena, citando estos problemas como un factor importante. [23] Se estima que el consumo anual de arena y grava es de 40 mil millones de toneladas y la arena es una industria global de 70 mil millones de dólares. [24] Con el aumento de su uso, se espera que más provenga del reciclaje y de alternativas a la arena. [25]
La demanda mundial de arena en 2017 fue de 9.550 millones de toneladas, en el marco de una industria que mueve 99.500 millones de dólares. [26] En abril de 2022, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) publicó un informe en el que se afirmaba que se utilizaban 50.000 millones de toneladas de arena y grava al año. El informe formulaba 10 recomendaciones, entre ellas la prohibición de la extracción en las playas, para evitar una crisis y avanzar hacia una economía circular para ambos recursos. [27] [28]
Peligros
Aunque la arena no suele ser tóxica, las actividades que la utilizan, como el pulido con chorro de arena, requieren precauciones. Las bolsas de arena de sílice que se utilizan para el pulido con chorro de arena ahora llevan etiquetas que advierten al usuario que debe usar protección respiratoria para evitar respirar el polvo fino de sílice resultante . Las hojas de datos de seguridad de la arena de sílice indican que "la inhalación excesiva de sílice cristalina es un problema grave para la salud". [29]
En áreas con alta presión de agua intersticial , la arena y el agua salada pueden formar arenas movedizas , que son hidrogeles coloidales que se comportan como un líquido. Las arenas movedizas crean una barrera considerable para que las criaturas atrapadas en ellas escapen, y a menudo mueren por exposición (no por inmersión).
A veces la gente cava agujeros en la arena de las playas con fines recreativos, pero si son demasiado profundos pueden provocar lesiones graves o la muerte en caso de derrumbe. [30]
Fabricar
La arena manufacturada (arena M) es arena obtenida de la roca mediante procesos artificiales, generalmente para fines de construcción en cemento u hormigón. Se diferencia de la arena de río por ser más angular y tiene propiedades algo diferentes. [31]
Estudios de caso
En Dubái , Emiratos Árabes Unidos , la arena necesaria para construir infraestructura y crear las islas de Dubái supera los suministros locales, por lo que se necesita arena de Australia . Las islas artificiales requirieron más de 835 millones de toneladas de arena, con un costo superior a los 26 mil millones de dólares estadounidenses. [32]
Ríos giratorios : una forma sorprendente y poco común de crecimiento de montones de arena que se puede encontrar en algunas arenas alrededor del mundoPáginas que muestran descripciones de wikidata como alternativa
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Lectura adicional
Vince Beiser (2018). El mundo en un grano: la historia de la arena y cómo transformó la civilización . Riverhead Books. ISBN 978-0399576423.
Enlaces externos
Busque arena en Wikcionario, el diccionario libre.
Wikiquote tiene citas relacionadas con Arena .
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Arena .
Arena de playa: qué es, de dónde viene y cómo llega aquí - Biblioteca del condado de Beaufort
Beach, Chandler B., ed. (1914). "Arena" . La nueva obra de referencia para estudiantes . Chicago: FE Compton and Co.
Efectos secundarios de la extracción de arena
El mundo se está quedando sin arena - New York Times
La extracción de arena en los ríos de la India está causando problemas - New York Times
La demanda de arena está acabando con los ríos de África - BBC
Dubái importa arena, según BBC
La ONU advierte de que se avecina una crisis de arena a medida que aumenta la población mundial - Reuters
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