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2.6.4/2.6.4.1 Funciones de transporte basadas en el concepto de energía.
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    Funciones de transporte basadas en el concepto de energía.

 

2.6.4.1  Aproximación de Bagnold.

 

Bagnold (1966) desarrolló su función de transporte de sedimentos con base en el concepto de energía.  El consideró las relaciones entre la tasa de energía disponible en un sistema aluvial y la proporción de trabajo que hace el sistema que transporta los sedimentos.  Las relaciones anteriores pueden ser expresadas como:

 

   (Ecuación 2.125)

 

Donde:

gs =    Peso específico del sedimento. (kg/m³, lb/ft³)

g =     Peso específico del agua. (kg/m³, lb/ft³)

qbw = Tasa de transporte de la carga de fondo por peso, por unidad de ancho.

tana = Radio tangencial a la fuerza cortante.  

t =     Esfuerzo cortante actuando a lo largo del fondo.

V =    Velocidad media del flujo.

eb =   Coeficiente de eficiencia.

 

En la ecuación inicial, tV es la energía del río, o la energía por unidad de área actuando a lo largo del lecho del río.  Los valores de eb y tana son mostrados por Bagnold en la figura 6.5 del libro de Yang.  (Referencia: Sediment Transport, Theory and practice; Chih Ted Yang 1996. Figura 6.5, Pág. 152).

La tasa de trabajo necesaria para transportar la carga en suspensión es:

 

   (Ecuación 2.126)

 

Donde:

qsw =  Descarga de carga suspendida en peso seco por unidad de tiempo y de ancho.

=    Velocidad media del transporte de carga suspendida.

w =    Velocidad de caída del sedimento en suspensión.

 

La tasa de energía disponible para transportar la carga suspendida es:

 

   (Ecuación 2.127)

Basado en la física general, la proporción de trabajo que se hace debe relacionarse con la energía disponible y los tiempos de eficiencia del sistema, por ejemplo:

 

   (Ecuación 2.128)

 

Donde es es el coeficiente de eficiencia de transporte de carga suspendida.

La ecuación anterior puede ser reestructurada como:

 

   (Ecuación 2.129)

 

Asumiendo que = V, Bagnold encontró que = 0.01 para algunos datos.  Sin embargo la carga suspendida puede ser calculada por:

 

   (Ecuación 2.130)

 

La carga total en peso seco por unidad de tiempo y por unidad de ancho es la suma de la carga de fondo y la carga suspendida de la forma siguiente:

 

   (Ecuación 2.131)

  

 

 


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