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2.9.2 Procedimiento para la selección de las funciones de transporte.
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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2.9.2 Procedimiento para la selección de las funciones de transporte.

 

Aunque hay ningún supuesto perfecto que pueda usarse para deducir una ecuación de transporte de sedimentos, hay diferencias en las generalidades de estos supuestos.  Basado en la mayoría de los datos publicados, aparece que la tasa de transporte de sedimento o concentración del sedimento es dominada por la potencia del flujo más que por cualquier otra variable.  Incluso si el supuesto es perfecto podría encontrarse y usarse en la deducción de una ecuación determinada, pero los coeficientes en la ecuación todavía tendrían que ser determinados comparando al modelo matemático con los datos medidos.  Así, la congruencia de una ecuación depende no sólo de los supuestos y teorías usadas en su deducción, pero también depende del rango de datos usado para la determinación de los coeficientes en dicha ecuación.  La descarga del sedimento en ríos naturales no sólo depende de las variables independientes mencionadas anteriormente, sino también de la gradación y del factor de forma del sedimento, del porcentaje de superficie de fondo cubierta por los materiales rugosos, de la disponibilidad de material de fondo para el transporte, de las variaciones en el ciclo hidrológico, de la proporción de suministro de material fino o carga de lavado, la temperatura de agua, el modelo o forma del cauce, la configuración del lecho, la fuerza de turbulencia, etc.

 

Debido a las excesivas incertidumbres involucradas en la modelación del fenómeno físico para estimar la descarga de flujo de sedimentos y bajo los diferentes condicionamientos, como las restricciones geológicas, y climáticas es sumamente difícil, si no imposible, recomendar una fórmula a ser usada por ingenieros y geólogos en condiciones de campo y bajo todas las circunstancias. 

 

Los siguientes procedimientos para la selección de las funciones de transporte, son basados en las recomendaciones hechas por Yang (1977, 1980) con modificaciones menores:

 

1.     Determinar la clase de datos de campo disponibles o medibles dentro de los límites de tiempo, de presupuesto y de alcance o límites de la mano de obra.

2.     Examinar todas las fórmulas y seleccionar aquéllas con los valores medidos de las variables independientes determinados del paso 1.

3.     Comparar las situaciones de campo y las limitaciones de las fórmulas seleccionadas en el paso 2.  Si es posible usar más de una fórmula, calcular la tasa del transporte de sedimentos con estas fórmulas y proceder posteriormente a comparar los resultados obtenidos.

4.     Decidir qué fórmulas pueden estar de más de acuerdo con los datos de caudal sólido medido y use éstas fórmulas para estimar la tasa de transporte para aquellas condiciones de flujo para las cuales no es posible las medidas.

5.     En ausencia de datos de campo para comparar con datos de cálculo, las siguientes fórmulas y procedimientos deben ser tomado sen cuenta:

 

a.      Usar la ecuación de Meyer-Peter y Müller cuando el material del lecho es mayor a 5 mm.

b.     Usar el procedimiento de Einstein cuando la carga de lecho es una porción significativa de la carga total.

c.      Usar la fórmula de Toffaletti para grandes ríos con material de fondo arenoso.

d.     Usar la fórmula de Colby para ríos con profundidades menores a 10 pies, aproximadamente 3 m.

e.      Usar la fórmula de regresión de Shen y Hungs para flujos de laboratorio y ríos muy pequeños.

f.       Usar la fórmula de regresión de Karim y Kennedy para ríos naturales con una gama amplia de variaciones de flujo y condiciones del sedimento.

g.     Usar la fórmula de Yang (1973) para transporte de material arenoso con flujos de laboratorio y ríos naturales y la fórmula de Yang (1979) para transporte de arenas cuando la potencia de flujo crítica del movimiento incipiente puede descuidarse.

h.     Usar la fórmula de Yang (1984) o la de Parker (1990) para arenas gruesas o gravas para la carga de fondo o el transporte de gravas.

i.        Usar la fórmula modificada de Yang (1996) para condiciones de no-equilibrio de flujos con altas concentraciones, donde la carga de lavado o la concentración de material fino es alta.

j.       Usar las fórmulas de Ackers y White o de Engelund y Hansen para condiciones de flujo subcrítico o regímenes de flujo bajos.

k.      Usar la fórmula de Laursen para flujos de laboratorio y ríos poco profundos con arena fina o limos rugosos.

l.        Usar la fórmula de Meyer-Peter y Müller para carga de lecho y Einstein modificado para carga en suspensión que es obtenida de la carga total.

m.   Un régimen o fórmula de regresión puede sólo aplicarse a un río si el flujo y las condiciones del sedimento son similares a aquéllas de dónde la fórmula fue deducida.

n.     Basado en los análisis de Yang y Wan (1991), seleccione la fórmula que es más exacta bajo el rango dado de flujo y las condiciones del sedimento.

 

6. Cuando ninguna de las fórmulas de transporte de sedimentos existentes puede dar resultados satisfactorios, se deben usar los datos existentes recolectados de una estación de aforo del río y graficar la carga de sedimentos o la concentración contra la descarga de agua, la velocidad, la pendiente, la profundidad, el esfuerzo cortante, la potencia de la corriente, la potencia del flujo, la adecuada unidad de dimensionamiento de la energía del flujo y el parámetro de Velikanov. La curva disgregada que se graficó, sin la deducción sistemática de correlación uno-a-uno entre la variables dependientes y las variables independientes, debe seleccionarse como la curva que muestra la tasa del transporte de sedimentos de la estación de aforo. 

Debe notarse que la carga de lavado no es incluida en los resultados calculados de más ecuaciones del transporte de sedimentos.  Por consiguiente, la carga de lavado debe substraerse de la carga de las medidas del campo realizadas antes de efectuar una comparación para pueda presentarse con una ecuación de transporte de sedimentos en un caso en particular.

 

*2 Tomado de la referencia: Sediment Transport, Theory and practice. Yang, Chih Ted. Edition of 1996. McGraw-Hill Book Co. – International Editions. U.S.A.

 

 

 


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