Page 81 - GENERACION Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

Generación y Transporte de Sedimentos 81

simular flujo de fluidos no-newtonianos (como alu- producir un evento de flujo de barro viscoso mien-
des torrenciales en conos de deyección) en topo- tras que eventos de lluvias menores, de 10-25 años
grafías complejas. de recurrencia, pueden tener una gran propensión
Es oportuno recordar que los flujos hipercon- a crear flujos de barro.
centrados de sedimentos envuelven la interacción La mayoría de los flujos de barro presentan un
compleja de los procesos de fluido y sedimentos, in- patrón distintivo de evolución de flujo caracteri-
cluyendo la turbulencia, la tensión viscosa, el inter- zado por concentraciones que varían en su desa-
cambio de momentum de las partículas fluido-sedi- rrollo. En general, inicialmente se produce el flujo
mento y la colisión de las partículas. La cohesión de de agua clara producido por el escurrimiento de la
los sedimentos finos controla el comportamiento precipitación en la cuenca que puede ser seguido
no Newtoniano de la matriz de fluido y contribuye de una onda frontal del barro y de detritos (con-
a la tensión o esfuerzo de cedencia que debe ser centración de 40 a 50% en volumen). Cuando lle-
excedida para que se inicie el movimiento. ga el pico, la concentración media de sedimentos
Para grandes tasas de corte se pueden ge- disminuye generalmente al rango de 30 a 40% en
nerar tensiones turbulentas. En los flujos tur- volumen. En la recesión del hidrograma, pueden
bulentos puede producirse la tensión de corte producirse ondas de una concentración más alta
dispersiva a partir de la colisión de las partículas de sedimento.
de sedimento. Ésta ocurre cuando partículas de El modelo rutea los flujos de barro como un con-
sedimento no cohesivo dominan el flujo y el por- tinuo prediciendo el movimiento del fluido viscoso
centaje de sedimentos finos cohesivos (limos y como función de la concentración de sedimentos
arcilla) es pequeño. utilizando un modelo cuadrático reológico para
Cuando la concentración de sedimentos finos predecir las tensiones de corte y viscosas que des-
crece, la turbulencia del flujo y el impacto de las cribe un continuo de regímenes de flujo desde el
partículas cesan y el flujo tenderá a ser laminar. La flujo viscoso al turbulento/dispersivo.
concentración de sedimentos en un evento de cre- Las ecuaciones gobernantes incluidas en el de-
cida dado puede variar dramáticamente y, como sarrollo del modelo de acuerdo con O’Brien y Julien
resultado, las tensiones de corte viscoso y turbu- (1985) se presentan a continuación:
lento pueden dominar alternativamente originan- Ecuación de Continuidad:
do flujos pulsantes. h [ ] [ ]
uh
vh
Para un evento de flujo de barros la concentra- t + x + y i =
ción promedio de sedimentos generalmente varía
en el rango de 20% a 35% en volumen con picos donde h es la profundidad hidráulica, u y v son las
de concentración de aproximadamente 50%. Even- componentes de la velocidad promediada en la
tos de grandes crecidas como una de 100 años de vertical en las direcciones x e y, i es la intensidad de
recurrencia pueden contener demasiada agua para lluvia efectiva y t es el tiempo.