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2.6.4.3  Aproximación de Ackers y White.
Hidráulica fluvial. Conceptos generales sobre morfología, dinámica y el transporte de sedimentos en ríos aluviales. Ecuaciones y métodos de uso más extendido para su evaluación y cálculo.


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2.6.4.3  Aproximación de Ackers y White.

 

Ackers y White (1973), basados en el concepto de energía de la corriente de Bagnold, aplicaron un análisis dimensional a la expresión de la tasa de movilidad y transporte en términos de algunos parámetros adimensionales.  Ellos postularon que una parte del esfuerzo cortante en el fondo del canal es la causa efectiva del movimiento de partículas rugosas sobre el fondo, mientras que en el caso de partículas finas de sedimento, el movimiento de la carga en suspensión predominaba y el esfuerzo cortante total es preponderante causando el movimiento del sedimento.  Su número de movilidad para el sedimento es:

   (Ecuación 2.136)

 

Donde:

U* =   Velocidad cortante.

n =    Exponente de transición, que depende del tamaño del sedimento.

a =    Coeficiente de rugosidad en la ecuación de turbulencia. (=10)

d =    Tamaño de la partícula de sedimento.

D =    Profundidad de la lámina de agua.

 

Ackers y White también expresaron el tamaño del sedimento el diámetro del grano adimensional, así:

 

   (Ecuación 2.137)

 

Donde n es la viscosidad cinemática.

 

Generalmente la función de transporte adimensional puede ser expresada como:

 

   (Ecuación 2.138)

Con

   (Ecuación 2.139)

Donde:

X =    Tasa de transporte del sedimento con respecto a la proporción de flujo de masa por unidad de flujo de masa. Por ejemplo: La concentración por el peso de flujo de fluido.

 

La función general adimensional de transporte de sedimento puede ser expresada como:

 

  (Ecuación 2.140)

 

Los valores de A, C , m y n fueron determinados por Ackers y White (1973), basados en curvas de mejor ajuste para datos de laboratorio con tamaños de sedimentos mayores que 0.04 mm y números de Froude menores que 0.8.  Estos se pueden obtener de la figura 6.6 del libro de Yang.  (Referencia: Sediment Transport, Theory and practice; Chih Ted Yang 1996. Figura 6.6, Pág. 155).

 

El procedimiento para el cálculo de la tasa de transporte de sedimentos es el siguiente:

 

1- Determinar el valor de dgr, conocidos d, g, gs/g y n en la ecuación:

 

2- Determinar el valor de n, A, m y C asociados con el valor de dgr, de las ecuaciones:

n = 1.00 – 0.56 log(dgr), y log C = 2.86log dgr – (log dgr)2 – 3.53

 

3- Calcular el valor de la movilidad de la partícula Fgr, a partir de la ecuación:

4-Determinar el valor de Ggr de la ecuación: , que representa una versión gráfica de la nueva función de trasnporte de sedimentos.

 

5- Convertir Ggr a flujo de sedimentos X, en ppm (partes por millón) por peso de flujo de fluido, usando la ecuación: .

 

 

 


Escuela Colombiana de Ingeniería. Centro de Estudios Hidráulicos y Ambientales.
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