1) Los sedimentos transportados por los ríos pueden dañar obras hidráulicas al afectar el régimen hidráulico. El diseño de canales y embalses debe considerar la sedimentación. 2) La sedimentación reduce la vida útil de los embalses al disminuir su capacidad de almacenamiento. Estimar con precisión la carga sedimentaria es importante para evaluar proyectos hidráulicos. 3) En Colombia, las condiciones geológicas, topográficas, climáticas y de uso de suelo favorecen la eros

1. PLANTA DE SEDIEMNTACION
Con frecuencia se diseñan obras hidráulicas en base a caudales máximos estimados, ignorando
en muchos casos que en condiciones extremas los ríos transportan grandes cantidades de
sedimentos. Esto conduce a daños parciales o totales de las estructuras debido a que el régimen
hidráulico se ve afectado por los sedimentos transportados.
El análisis del flujo de agua en canales es sumamente importante para el diseño de los mismos. El diseño de
un canal consiste en la selección de la forma y dimensionamiento de la sección transversal de manera que
cumpla con todos los requisitos de funcionamiento hidráulico.
Algunas de las consideraciones importantes que se deben considerar son:
a) El canal se divide en tramos con flujo uniforme para su diseño.
b) La velocidad del agua en el canal debe ser suficientemente alta para evitar la sedimentación de
partículas en suspensión o en el fondo.
c) La velocidad del agua en el canal debe ser lo suficientemente baja para evitar la erosión de las
paredes y el fondo del canal.
d) Las dimensiones iniciales del diseño deben ajustarse en algunos casos, para hacerlas más
convenientes en la práctica, por lo que primero se determinan las dimensiones siguiendo las leyes de
FLUJO UNIFORME y luego se definen las dimensiones definitivas.
e) Las dimensiones finales del diseño deben evitar tener profundidades del flujo próximas a la
profundidad o tirante crítico, por lo que se debe analizar el FLUJO CRÍTICO.
Un canal es un conducto a través del cual circula el agua, éste puede ser cerrado o abierto, artificial o natural.
La característica principal de un canal es que el agua se mueve con FLUJO LIBRE, es decir, por acción
exclusiva de la gravedad y el líquido se encuentra parcialmente envuelto por un contorno sólido. Las
secciones transversales más comunes en canales son: trapecial, triangular, rectangular y parabólico.
y
Triangular
y
b
T
Rectangular
y
Parabólico
Trapecial
y
b
T
z
1
y = tirante (m)
b = plantilla (m)
T = ancho de superficie libre del agua (m)
z = componente horizontal del talud

2. SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES
Los problemas ocasionados por los sedimentos son especialmente difíciles en Colombia por causa de las
condiciones geológicas, topográficas, meteorológicas, de suelos y vegetación en extensas zonas del país,
lo que significa que debe darse gran énfasis a las investigaciones sobre el tema. En varios embalses
construidos en Colombia han ocurrido problemas por efecto de la sedimentación durante operación, que en
parte se debieron a la falta de investigaciones adecuadas en la etapa de estudios y preparación de diseños
para las obras.
Para proyectos hidroeléctricos se requiere el embalse lleno hasta el máximo nivel, con el fin de
que produzca la máxima cantidad de energía; la cual se ve afectada al disminuir su capacidad debido a la
carga de sedimentos que le llegan.
La carga sedimentologica del río se ve forzada a detener igualmente su marcha, acumulándose en forma de
depósitos, hasta que habiendo colmatado casi la totalidad del vaso, permite al flujo adquirir la
velocidad necesaria para transportarla sobre la presa.
Cualquiera que sea el tamaño del embalse o el uso final que se le dé al agua, la principal función
de este es la de estabilizar el flujo de agua, para regular el suministro en una corriente natural o para
satisfacer una variada demanda por parte de los consumidores.
VIDA DE UN EMBALSE
Es el tiempo que continuara almacenando cantidad útil de agua, se determina por la rapidez con la que se
acumula el sedimento año tras año y no se quita del embalse ni por acción natural ni por trabajo del hombre.
Para poder determinar la disminución de la capacidad efectiva del embalse se necesitan datos sobre la
carga de sedimentos que los afluentes aportan al embalse. Solamente los sedimentos gruesos reducirán
esta capacidad; los materiales en suspensión se sedimentaran cerca de l a presa lo cual no
influye directamente en la capacidad del embalse.
La producción de sedimentos incide directamente sobre el costo de la inversión inicial, al exigir mayores
alturas de presa para albergar espacios muertos destinados a la conmutación dado que resulta
prácticamente imposible remover los sedimentos por el altísimo costo.

3. EFICIENCIA DE RETENCIÓN:
La vida útil de un embalse depende de la cantidad de sedimentos que este es capaz de retener; no depende
únicamente, de los sedimentos que son aportados si no también de la proporción de ellos que son
retenida. La relación entre la retención y el aporte recibe el nombre de eficiencia de retención.
La eficiencia de retención depende de la velocidad de caída de las partículas que constituyen el
sedimento, y del caudal que fluye a través del embalse.
Aun cuando la eficiencia de retención de un embalse disminuye con el almacenamiento progresivo, no es
práctico calcular la eficiencia para periodos menores de 10 años ya que las variaciones anuales en los
aportes de sedimentos pueden producir distorsiones en el análisis cuando se usan periodos muy cortos.
ALGUNOS CONCEPTOS BÁSICOS.
Material de lecho: Es la mezcla de materiales que componen el lecho de La corriente.
Transporte o carga del material de lecho: Es la parte del transporte total de sedimentos compuesto por
tamaños de granos existentes en el material del lecho de la Corriente.
Material fino: Es el material transportado por la corriente, principalmente en suspensión, compuesto por
tamaños de granos más pequeños que aquellos que componen él material de lecho.
Transporte de material fino o carga lavada: Es la parte del transporte total de sedimento compuesto de granos
menores a los encontrados en el material de lecho de la corriente. En su mayor parte proviene de la Hoya
hidrográfica.
Sedimento de fondo: Es el que se mueve por saltacion, rodamiento, y Deslizamiento sobre o cerca al lecho de
la corriente. Proviene del material de lecho.
Sedimento suspendido: Es el que permanece en suspensión en la corriente por intervalos apreciables de
tiempo, Por efecto de la turbulencia del flujo. El sedimento en suspensión se compone de Material fino y
material de lecho en suspensión.
Zona no muestreada: Es la distancia desde el lecho de la corriente hasta el punto mas bajo a que puede
llegar la boquilla de un muestreador de sedimento suspendido.
Denudación: Desgaste progresivo de la superficie de la tierra como resultado de varios procesos naturales,
tales como la meteorizacion, erosión, movimientos masivos y acarreo.
Tasa de denudación: Es la tasa promedio de desgaste de la superficie de la hoya, considerada uniforme en el
área, expresada como milímetros de roca por año.
Erosión: La erosión es el desgaste y remoción de tierra y roca por un proceso natural especifico, tal como el
flujo de una corriente.

4. Tasa de erosión: Es la tasa promedia de remoción de tierra y roca del terreno por causa de algún proceso
natural especifico expresada en metros cúbicos por día o año o en milímetros por año (suponiendo una
distribución uniforme sobre la hoya). La erosión puede ser geológica o normal, o sea la que a sufrido el
terreno durante intervalos de tiempo a escala geológica por los procesos naturales.
PROBLEMAS OCASIONADOS POR LOS SEDIMENTOS
Los sedimentos tienen una gran influencia sobre la factibilidad técnica y económica y sobre la operación de
proyectos de recursos hídricos y estructuras hidráulicas. La evaluación precisa de esta influencia se hace
difícil porque normalmente existen limitaciones significativas en la información básica
disponible. De hecho, los sedimentos influyen sobre los embalses en varias formas como se indica a
continuación
a) Depositación de sólidos en los embalses con la consiguiente disminución del volumen útil y obstrucción
de tomas, estaciones de bombeo, descargas de fondo, etc. Este es el aspecto mas conocido de la
acción de los sedimentos en relación con los embalses, que puede resultar muy significativo desde el
punto de vista económico, especialmente cuando la operación del proyecto depende en gran medida de
la regulación provista por el embalse.
b) Calidad de agua que entra a las torres de toma en cuanto a la concentración y tipos de sedimentos que
contiene, lo cual influye sobre la operación de las plantas de tratamiento, desgaste de las
conducciones y estructuras y abrasión de la maquinaria hidráulica.
c) Degradación en el curso del río y sus tributarios aguas arriba del embalse con los consiguientes efectos
en las tierras, vías, puentes, viviendas y estructuras adyacentes y mayores costos requeridos para los
diques.
d) Degradación en el cauce del río debajo de la presa por efecto de la descarga de agua con mayor
capacidad de arrastre de sólidos, lo que puede ocasionar problemas en la operación de la central
hidroeléctrica si es de pie de presa en las vías, tierras y estructuras aguas abajo.
e) Impacto ambiental causado por los sedimentos acumulados en el embalse.
Para la evaluación adecuada de los efectos descritos, se requiere contar con estimativos suficientemente
precisos del tipo, magnitud y variación del transporte de sólidos por las corrientes de agua que llegan al
embalse. Además, esto es necesario para planear las medidas de control de erosión en la cuenca del
embalse y para anticipar los efectos de modificaciones en la hoya sobre la producción de sedimentos.
Los problemas ocasionados por los sedimentos pueden llegar a tener influencia significativa sobre la
factibilidad económica de un proyecto de aprovechamiento hídrico, lo que significa que en tales casos críticos
seria necesario estimar la magnitud del transporte con gran precisión. Sin embargo, tanto en estos casos

5. críticos como en la generalidad de los proyectos, es frecuente que la información básica sobre el transporte
de sólidos sea muy deficiente en cuanto a su calidad, representatividad y duración. El caso general ha sido
que cuando va a efectuarse el estudio de factibilidad para un proyecto, no se cuenta con datos de transporte
de sedimentos en el sitio de interés y para efectos del estudio, la información disponible es la que se obtiene
durante el curso del mismo, normalmente un intervalo de uno a dos años. Esta situación no es exclusiva de
Colombia u otros países en vía de desarrollo sino también de muchas presas en países desarrollados.
Esto indica la dificultad que se tiene para definir la factibilidad de un proyecto, cuando depende
fundamentalmente de la apreciación correcta del acarreo de sedimentos al embalse. En otros proyectos el
transporte de sedimentos no es el aspecto mas crítico para evaluar su viabilidad, sin embargo, son
contenciales los desarrollos de recursos hídricos cuyos beneficios potenciales y operabilidad no sean
afectados por el transporte de sedimento.
CASOS TIPICOS
Las consideraciones anteriores, de índole general, obviamente son aplicables a nuestro país, pero además
con algunos factores específicos que complican aun más los procesos de producción y transporte de
sedimentos. Estos factores son los siguientes:
a. Meteorología: En el país hay extensas regiones bastante lluviosas si se comparan con otras zonas del
mundo. Además, las precipitaciones normalmente ocurren con fuertes intensidades al comienzo de la
tormenta y son frecuentes las sucesiones de aguaceros fuertes a intervalos cortos durante las estaciones
lluviosas. La precipitación excesiva es un elemento básico en los procesos erosivos que ocurren en las
cuencas hidrográficas.
b. Topografía: El país tiene una porción significativa de su zona montañosa con preponderancia de
desfiladeros, angostos valles, cañones y altas montañas en vez de extensas mesetas. Esta
característica, combinada con las precipitaciones intensas, contribuye a la generación de crecientes
rápidas con altas descargas.
c. Geología: La zona Andina del país es relativamente joven desde el punto de vista geológico histórico
con la consiguiente inestabilidad de los taludes y cañones de los ríos y quebradas. Esta misma
inestabilidad estimula la formación de grandes depósitos coluvies y aluviales recientes, poco
consolidados, que a su vez constituyen importantes fuentes de sedimentos.
d. Suelos: Las condiciones meteorológicas de lluvias intensas combinadas con las temperaturas altas y
uniformes, típicas de la zona ecuatorial y las clases de rocas en extensas zonas de suelos
residuales en dichas zonas. Estos gruesos horizontes de suelos residuales, normalmente poco

6. cohesivos, constituyen una significativa fuente de erosión, especialmente sí se desestabilizan por las
construcciones o la deforestación.
e. Bosques: El país ha sido sometido a una intensa y antitécnica deforestación con lo que se ha
incrementado la acción de la erosión; gran parte de las tierras deforestadas, incluyendo algunas muy
pendientes, se han dedicado a cultivos que requieren mantener limpio el terreno o a un intenso
pastoreo, lo que favorece aun más la erosión laminar.
Por otra parte, las actividades de medida, recolección de muestras y mantenimiento de registros de
transporte de sedimento hay sido muy limitada excepto en algunos ríos y durante los últimos 10 años. Con
pocas excepciones, los registros se han obtenido en el curso de los estudios de factibilidad de presas y
únicamente en los sitios de interés. Sin embargo, se han efectuado algunos estudios de tipo general que
abarcan toda o parte substancial de la hoya de un río importante.
Todos estos aspectos, o sea las dificultades inherentes a los estudios de sedimentos, las condiciones
especificas del país en lo relativo a la erosión y al acarreo de sólidos por las corrientes de agua y la falta
de registros largos y confiables de su transporte, han limitado el alcance de los estimativos de transporte de
sedimento para la mayor parte de las presas construidas anteriormente en Colombia, por lo
que en algunas de ellas se han presentado serias dificultades por esta causa.
CARACTERISTICAS DEL SEDIMENTO QUE LLEGA AL EMBALSE:
- La distribución granulométrica es importante porque permite asignar un valor de la eficiencia de atrape
del embalse, predecir la distribución
Espacial de sedimentos depositados y predecir el espacio requerido. Para la acumulación de
material sólido en un tiempo determinado.
- La erosión laminar produce sedimento granular fino, la erosión del canal aporta sedimento granular fino y
grueso por las altas velocidades del flujo concentrada que mantiene una fuerza trataba mayor,
mientras que la erosión eólica produce sedimento limitado o partículas menores de 0.5mm de diámetro. En
el transporte desde el sitio de su producción hasta el embalse, el sedimento esta sujeto procesos de
abrasión y selección hidráulica.
- Otra característica muy importante de determinar es la relación vol.- peso del deposito, el peso especifica
varia con la consolidación, otro factor que afecta el peso especifico es la operación del embalse porque los
depósitos de sedimento granular fino sujetos al aire desarrollan pesos unitarios más altos que los
depósitos constantemente sumergidos.

7. TIPOS DE SEDIMENTACION
a) Sedimentación de partículas discretas.
Las partículas presentes en suspensiones diluidas ( de baja concentración de sólidos) sedimentan en
forma tal que las interacciones entre las partículas son consideradas despreciables.
El análisis matemático de este tipo de sedimentación se realiza desacuerdo las leyes de la mecánica de
fluidos de newton y estofes.
b) Sedimentación de partículas floculadas.
En este tipo de sedimentación se considera que las partículas presentes en la
solución sedimentan interactuando con las partículas adyacentes, es decir, las partículas que
sedimentan con mayor velocidad chocan con las de menor velocidad, formándose una partícula nueva de
mayor
Tamaño y que sedimenta a mayor velocidad que las partículas originales.
El análisis matemático de este tipo de sedimentación es mucho más complejo que el del tipo anterior.
DISTRIBUCIÓN DE SEDIMENTOS EN EMBALSES
La depositación depende de varios factores como la naturaleza del sedimento, las relaciones de entrada y
salida del agua, la forma del embalse y su operación.
El movimiento de sedimentos en un embalse esta gobernado por 2 fuerzas dinámicas. 1) Una componente
en la dirección del flujo debida al movimiento del agua , 2) una componente vertical debida a la gravedad y
a la turbulencia del agua .
Hasta hace algún tiempo se creía que el sedimento siempre se depositaba en las partes mas profundas del
embalse .sin embargo esto no es así , se deposita en dos formas características.
a) barras en forma de delta :
Se encuentran en las cabeceras del embalse compuestas de gravas y arenas con algo de
limos, pertenecientes a la carga de fondo. La formación de los depósitos en delta tiene como consecuencia
una elevación de la curva de remanso en las cabeceras. Esta degradación produce problemas como aguas
estancadas , saturación de la tierra , aumento de concentración de sedimentos.

8. Usando las formulas de transporte se puede establecer la pendiente en la cual no hay transporte, para que
comience así la formación del delta . La pendiente del delta es aproximadamente 6.5 veces la pendiente de
aguas arriba.
b) Depositación de sedimentos en suspensión
Se extiende en todo el embalse sin tener aparentes concentraciones.
en casos donde la pendiente del fondo esta disponible, se forman corrientes de densidad que llevan el
material fino a mayor profundidad
En el embalse si la pendiente es mas pronunciada pude llegar hasta la presa. En algunas áreas se pueden
formar depósitos masivos de material fino que se mueva dentro del embalse por gravedad y se han
notado con altos los de arcillas.
El canal se derivara en una parte de localizaciones en las cabeceras del embalse por una serie de
separaciones que ocurren cuando el fondo es agradado a un nivel mas alto que las áreas adyacentes , lo
que aumenta el ancho de los depósitos.
METODOS DE PREDICCION DE LA DISTRIBUCIÓN DE SEDIMENTOS
Los métodos se basan en que el volumen de sedimentos que se han acumulado en un embalse se calcula
restando la capacidad medida de la capacidad original , generalmente a una elevación igual a la
superficie normal del agua.
Para determinar el volumen que el sedimento ocupa en un embalse, es necesario conocer su peso específico.
El peso especifico de un deposito de sedimento se define como el peso del material sedimentario seco por
unidad de volumen. Por existencia de vacío entre los granos, el peso especifico de un deposito de sedimento
es siempre menor que el de las partículas que lo componen.
Los factores que determinan el peso especifico de una deposición son la composición mecánica del
sedimento, el ambiente en el que se acumulan las deposiciones y el tiempo.
El ambiente en que se encuentra ubicado el sedimento tiene también mucha influencia sobre su peso
especifico; si el material queda ocasionalmente expuesto al aire y se seca, se acelera el proceso de
compactación. La exposición del sedimento depende del nivel de la superficie libre y éste a su vez es función
del modo de operación del embalse. Este efecto es más importante en la compactación de los limos y arcillas
que en las de gravas y arenas.

9. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
Dificultades para su estimación
El transporte de sedimentos por las corrientes esta controlado, por una parte por las características
hidráulicas y de los materiales del cauce del río y por otro lado, por las condiciones hidrometereologicas,
topográficas, de suelos, de vegetación y otras de la cuenca. Estos factores pueden resumirse en dos
funciones básicas inherentes a la hoya y al río, una de ellas esta relacionada con la cantidad de material
disponible para ser acarreado por las corrientes de agua y la obra indica la capacidad de transporte de tales
corrientes. Teóricamente estas funciones podrían expresarse, para un flujo y una sección determinados de un
río, como curvas relacionadas con el diámetro representativo de las partículas sólidas, tal como se muestra en
la figura. Las dos funciones tienen un punto común para un diámetro Ds, que separa la denominada carga
lavada o material fino, para diámetros inferiores a Ds, del transporte de material de lecho o carga gruesa, para
tamaños mayores. Esto significa que el transporte real de sedimento estará controlado por la función de
disponibilidad, o sea por las condiciones hidrometereologicas y físicas de la hoya tributaria, en el rango de la
carga fina y por la función de transporte , o sea las condiciones hidráulicas y de los materiales en el cauce del
río, para el rango de diámetros más gruesos que constituyen el material de lecho.
Teóricamente es posible calcular la capacidad de transporte de material de lecho por un río aplicando los
principios de la mecánica de fluidos. Esto no significa que el problema este completo y satisfactoriamente
resuelto, ya que existen vacíos importantes en aspectos tales como la definición del diámetro representativo
del material de lecho, el efecto de acorazamiento y protuberancia de las partículas mayores, las corrientes
secundarias, la influencia de los finos en suspensión, etc., de ahí que se cuenta con soluciones definitivas a
cuestiones tales como el rango de aplicabilidad y condiciones en que puede utilizarse un método dado y a la
definición de las variables que influyen sobre ciertas constantes empíricas que aparecen en las diferentes
formulas o procedimientos.
La dificultad para calcular la carga de lecho es aun mayor en los ríos de montaña, con flujo torrentoso y que a
veces transporta bloques de roca de varios metros cúbicos; en estos ríos las condiciones hidráulicas son
difíciles de definir y el material de lecho es muy grueso y heterogéneo.
la determinación teórica del transporte de material fino no es posible en la actualidad, ya que no depende
exclusivamente de los principios hidráulicos, sino de aspectos complejos, difícilmente cuantificables, tales

10. como la hidrometereologia, topografía, geología, suelos y vegetación de la cuenca. Pero además, en la
mayoría de los ríos de nuestro país, teniendo en cuenta las condiciones metereologicas y físicas, es
preponderante el transporte el transporte de material fino con respecto al total, lo que significa que no es muy
productivo concentrar los esfuerzos en la determinación del método mas preciso para calcular el transporte de
material de lecho, especialmente el que se mueve como sedimento de fondo, sino que se requiere efectuar un
extenso programa de mediciones de campo para conocer con suficiente grado de confianza la magnitud y
variación espacial y temporal de la carga fina.
Una alta proporción del transporte de sedimento fino se realiza durante las crecientes, que coinciden con
lluvias intensas sobre la cuenca, o durante eventos esporádicos y rápidos, como son los grandes
deslizamientos. Para obtener un buen registro del transporte de material fino es necesario intensificar las
mediciones de campo en periodos de invierno o después de la ocurrencia de deslizamiento u otros eventos
similares significativos, utilizando métodos y equipos adecuados para obtener muestras representativas y con
suficiente frecuencia.
Teniendo en cuenta las limitaciones en cuanto a la calidad y extensión espacial y temporal de los registros de
acarreo de material fino es fundamental considerar procedimientos alternativos a los métodos
convencionales para evaluar el transporte total de sedimentos. Entre los procedimientos alternativos vale la
pena mencionar al que se basa en los estudios geomorfológicos y de geología histórica de la cuenca como se
describe en mayor detalle mas adelante.
Medidas de campo
Ante la necesidad de contar con registros suficientemente largos y bien distribuidos en la cuenca del
transporte de material fino, es fundamental considerar las estaciones automáticas de registro continuo y los
muestreadores de sedimento para aguas altas. Esto es más importante si se tiene en cuenta la dificultad y el
costo de la ejecución de los aforos sólidos convencionales.
En cuanto a los muestreadores para aguas altas se ha utilizado con éxito en varios sitios del país el de botella
tipo I-25. Este muestreador se coloca en el sitio de interés y toma una muestra de sedimento en suspensión
cuando el nivel del agua llega a la boquilla del aparato.
Estos dos tipos de equipo únicamente toman una muestra puntual, instantánea y razonablemente
representativa del sedimento en suspensión. De ahí que las concentraciones medidas por los equipos
descritos deban correlacionarse con las concentraciones promedias de la corriente en la sección considerada,
determinadas mediante aforos de sólidos completos; además deben investigarse el punto mas adecuado para
instalación del muestreador o de la boquilla.

11. CONCLUSIONES
La evaluación del transporte de sedimentos constituye un aspecto fundamental de los estudios para proyectos
de presas por su influencia en la colocación de los embalses, la calidad del agua captada, los procesos de
agradacion aguas arriba del lago y degradación aguas debajo de la presa y el control de erosión en la cuenca.
En la mayoría de los ríos de Colombia el transporte de material fino es preponderante en relación con el total
y ocurre en mayor proporción durante las crecientes y periodos de aguas altas. De ahí la necesidad de
concentrar la mayor parte de las campañas de aforos durante los periodos de invierno y operar registradores
automáticos y que tomen muestras en crecientes y sitios de difícil atención.
Teniendo en cuenta las limitaciones en la duración y la calidad de los registros de sedimentos es fundamental
aplicar métodos alternativos para estimar el transporte de sólidos a largo plazo. En este sentido son muy
útiles los estudios de geomorfología y geología histórica y las observaciones de colmatacion en embalses ya
construidos.
Es fundamental hacer conocer oportunamente los registros sobre magnitud y distribución de los sedimentos
acumulados en embalses existentes.