La velocidad crítica de inicio de arrastre de las partículas sólidas del fondo en cauces de material granular no uniforme en condiciones de acorazamiento

Por: Sara Vegas Merino., Nikolai Ezerskii Doubrava, Jorge Reyes Salazar,

En el diseño y solución a varios problemas relacionados con la hidráulica fluvial es importante tener en consideración el umbral del movimiento de las partículas sólidas.

En la actualidad existen dos métodos para el estudio del iniciación de movimiento de las partículas sólidas en el caso de suelos no cohesivos: los que definen el inicio del movimiento a través del parámetro velocidad crítica (Vcr) y aquellos que lo definen con el parámetro tensión tangencial crítica (t cr).

El primer parámetro se asocia con la capacidad de transporte de sólidos de la corriente con la condición de transporte incipiente y se define como una velocidad cercana a las partículas del lecho; sin embargo, esta definición es poco práctica resultando más conveniente utilizar en las aplicaciones una velocidad media del escurrimiento.

El segundo parámetro se refiere a la acción del esfuerzo de corte o tensión tangencial crítica. El movimiento de las partículas del fondo empieza cuando la fuerza actuante (t 0) es igual al la fuerza tangencial crítica (t cr).

Analicemos la acción mecánica del flujo sobre una partícula “A” estando en condición de transporte incipiente. Esta claro que como consecuencia de la pérdida de presión a lo largo de las líneas de corriente que bordean la partícula, la presión hidrodinámica encima de la partícula será mayor que por debajo de esta . En general, sobre la superficie de la partícula van a actuar las fuerzas no uniformes de presión hidrodinámica, cuya resultante es FP y la acción de las fuerzas tangenciales de la tensión y su resultante FT. Sumando los dos vectores FP y FT determinamos la fuerza F que se define como la fuerza de acción mecánica del flujo de agua sobre la partícula en condiciones de transporte incipiente (siempre y cuando la componente vertical de F sea mayor que el peso de la partícula P[1]).