Monografia Canales Erosionables Final
Monografia Canales Erosionables Final
Monografia Canales Erosionables Final
EROSIONABLES
Presentado por
DANIELA RODRÍGUEZ TAFUR
ADRIANA CAROLINA RIPOLL PUENTES
PEDRO RAFAEL CARDONA LORA
ESNELDY CAROLINA AYOLA GONZÁLEZ
UNIVERSIDAD DE CARTAGENA
CARTAGENA
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 3
CONTENIDO ................................................................................................................... 3
CARACTERISTICAS DE LA PARTICULA DE SEDIMIENTO DEL LECHO ....... 4
FORMAS DE TRANSPORTE DEL SEDIMENTO EN UNA CORRIENTE ............ 4
FORMA DEL LECHO Y SU COMPORTAMIENTO ................................................ 5
TIPOS DE MOVIMIENTO DE SEDIMENTO EN UN CANAL EROSIONABLE .. 6
CRITERIOS PARA DEFINIR LA CONDICIÓN CRÍTICA DE ARRASTRE .......... 7
CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DEL SEDIMENTO PARA EL DISEÑO DE
UN CANAL NO REVESTIDO .................................................................................... 9
VELOCIDAD DEL FLUJO EN EL ARRASTRE Y PRECIPITACIÓN DEL
SEDIMENTO EN LOS CANALES EROSIONABLES ............................................ 10
PARÁMETRO DE SHIELDS .................................................................................... 10
MÉTODO DE DISEÑO DE LA SECCIÓN ESTABLE PARA CANALES
EROSIONABLES USANDO EL PARÁMETRO DE SHIELDS ............................. 11
CONSIDERACIONES QUE EL INGENIERO CIVIL PARA EL DISEÑO DE
CANALES EROSIONABLES CUANDO PUEDE PRESENTARSE TRANSPORTE
DE SEDIMENTOS EN EL CAUCE .......................................................................... 12
MAPA CONCEPTUAL ..................................................Error! Bookmark not defined.
CONCLUSIONES .......................................................................................................... 14
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 15
INTRODUCCIÓN
CONTENIDO
CANALES EROSIONABLES
Un canal erosionable, es aquel canal sin revestir y también se les llama canales de tierra.
Los canales se revisten con el doble propósito de prevenir la erosión y minimizar las
pérdidas de agua por filtración. Cuando el propósito es este último los logros son
importantes.
El diseño de un canal erosionable es mucho más complejo que el de un canal no
erosionable. La estabilidad a largo plazo del perímetro del canal depende de las
propiedades del material de revestimiento (arena, limo, arcilla o mezclas), y de las
propiedades del sedimento transportado. Los cambios en el flujo de agua y sedimentos
producen variaciones en la sección transversal, ya sea en la profundidad del canal, en el
ancho del canal, o en ambos. (8)
Densidad: Es la relación entre la masa que posee una partícula y su volumen. La gravedad
específica, se define como la relación entre la densidad de la partícula sólida y la densidad
del agua a 4 grados centígrados.
Fuente: (Rodriguez)
Vb=1,50Vc
Va=0,75Vc
En la tabla 1 se pueden identificar los distintos tipos de materiales y de tamaños para
diferentes valores de las velocidades.
La tensión de arrastre trata de enfrentar dos tensiones que se presentan en una
corriente, que son tensión hidráulica de la corriente (τ), esta es ejercida por las
aguas sobre las partículas del fondo del lecho, tiene la expresión:
τ =γ R I donde
τ , es la tensión de arrastre
γ, es el peso especifico
R, es el radio hidráulico.
I, es la pendiente. Y
la tensión critica de arrastre (τc), aquella tensión a la que se inicia el movimiento de las
partículas.
Tabla 2. Velocidad critica de arrastre.
Fuente: (Rodriguez)
Fuente: http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/hidrologia-de-superficies-y-conservacion-
de-suelos/ocw-jose-luis-pdf/Tema20.pdf
Las partículas que forman en su mayor parte el sedimento que arrastra el afluente deben
estar sujetas a unas particularidades a tener en cuenta para el desarrollo de los cálculos
del diseño de los canales no revestidos. El tamaño característico también llamado
diámetro o tamaño del sedimento viene siendo la propiedad más importante de una
partícula, que se denota como ds. En el campo los sedimentos no son completamente
esféricos, sino que toman formas irregulares, como, por ejemplo:
Diámetro de tamiz, es el tamaño de partícula que pasa a través de un tamiz de
malla cuadrada de tamaño dado, pero no pasa por el siguiendo tamiz de espacio
más pequeño (1mm<d<2mm).
Diámetro de sedimentación, es el tamaño que tiene una esfera de cuarzo que se
va lentamente al fondo de canal con una velocidad de asentamiento igual a la
velocidad de la partícula de sedimento real.
Diámetro nominal, es el tamaño de una esfera que toma la misma densidad y la
misma masa que la partícula real.
El tamaño del sedimento también se puede expresar como una función del parámetro del
tamaño sedimentológico ø (o escala Phi) defina como:
ds=2-ø
o
La velocidad del fluido es una de las mayores causas de la sedimentación en los canales,
la relación entre la profundidad y pendiente del canal ayudarán a que la velocidad arrastre
partículas, la sumatoria del equilibrio entre la fuerza gravitacional, la fuerza de flotación
y la fuerza de arrastre definirán la velocidad terminal de sedimentación, la sedimentación
también se verá afectada por la vida del canal, un canal nuevo tendrá más riegos de
erosión por culpa de altas velocidades a uno antiguo, ya que este último tendrá una
estabilidad en sus paredes. Para este caso existe una velocidad permisible que es la
velocidad capaz de no hacer erosionar el canal, aunque sea muy incierta y variable que
sólo puede ser estimada en base la experiencia y criterio.
PARÁMETRO DE SHIELDS
Se entiende por parámetro de SHIELDS a una relación existente entre las fuerzas de
arrastre de la partícula y de las fuerzas que buscan la estabilización de la partícula, es
decir que logran mantenerla en su lugar. Este método solo vale para materiales no
cohesivos, busca demostrar si hay o no un transporte de sedimentos, esto depende si el
agua tiene la suficiente energía para mover las partículas del fondo del rio (5).Este
parámetro está determinado por la siguiente formula:
Dónde:
; Siendo h la profundidad y el peso especifico
Al pasar de los años la ingeniería civil ha desarrollado métodos para solucionar los
problemas de una comunidad en base a errores y fallas que se han tenido anteriormente,
las experiencias en estas obras han hecho de la ingeniería civil un campo extenso de
soluciones varias y precisas que mitigan cualquier riesgo o suplen alguna necesidad en
específica, para el diseño de canales erosionables que presenten transporte de sedimento
es de suma importancia tener en cuenta el mecanismo de erosión de la cuenca, la
hidrología, la geología y la geotecnia de la zona, ya que estos hablaran del
comportamiento del subsuelo en un futuro y evitará el colapso de estructuras que se vean
comprometidas con el flujo del canal. Las propiedades de las partículas también jugarán
un importante papel a la hora de diseñar este tipo de canales, ya que dependiendo del
desplazamiento y distribución del sedimento la estructura hidráulica permanecerá en
equilibrio.
CONCLUSIONES
Al hablar de canales erosionables también estuvimos hablando del sedimento que lleva
la estructura hidráulica, se pudo ver el comportamiento de estas partículas suspendidas
en el fluido o que se arrastran por el lecho, propiedades como tamaño y formas no dejan
de ser las más importantes, sin dejar de lado las otras características.
El transporte de las partículas definirá la forma longitudinal que tome el canal y el
desgaste que tengan sus paredes y el lecho, la pendiente también juega un papel
importante porque será quien controle en casos la velocidad que el fluido lleve y sea capaz
de mantener la estabilidad del canal.
La estabilidad de un canal viejo será mejor a la de un canal nuevo, ya que tendrá las
paredes desgastadas y el flujo tendrá menos fricción que transporta el sedimento, y el
flujo viaje a velocidades más altas.
Los ingenieros deberemos tener presente esas pautas para diseñar y analizar un canal no
revestido erosionable y tener el factor de seguridad adecuado para que el canal en un
futuro no se convierta en una trampa de sedimento y gracias a la acumulación de este se
tape el canal.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) Yang, C.T. (1996) Sediment Transport: Theory and Practice. McGraw-Hill, New
York.
(10) Delgadillo p., Diego A. & LÓPEZ O., Ricardo. (2008). Hidráulica de Ríos:
Estabilidad de Cauces y Diseño de Canales Estables. Consultado el 10 de Noviembre
de 2017. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/66623020/6-HIDRAULICA-DE-
RIOS#download [Versión PDF]