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Canal en Area PRD, Santiago del Estero, Argentina
Curso de DISEÑO DE CANALES ALUVIALES ESTABLES - Especialización en “Hidráulica de Ríos”. IRHi-FCEyT-UNSE
Canales Aluviales. Importancia del Tema a Nivel Regional y Global

Cuando se utiliza un canal artificial para
conducir agua cargada de sedimentos, tanto el
lecho como las márgenes se erosionan o
sufren deposiciones, alterando el ancho,
profundidad y gradiente, hasta que se alcanza
un estado de balance, en el cual se dice que el
canal se encuentra en condición de régimen
(Lindley, 1919).
El Concepto de “Régimen”
Canales Aluviales Estables. Fundamentos

… Las dimensiones, ancho, profundidad y
pendiente de un canal para conducción de un
caudal líquido establecido y una carga sólida
dada serán todos fijados por la naturaleza …
(Lacey, 1930).
El “Teorema” de Lacey

Esquema de Definición
Sección Transversal Perfil Longitudinal
Condición
Inicial
Condición
Final

El Problema de Diseño

Sistema con 1 grado de libertad

Sistema con 2 grados de libertad

Sistema con 3 grados de libertad

El caudal Q (volumen/tiempo) varía a lo largo del tiempo y
por lo tanto, el caudal sólido QS y las concentraciones
volumétricas asociadas, CS = QS/Q , también variarán en el
tiempo. En virtud de ello, y para fines de diseño, es necesario
considerar un caudal único que represente a la serie
cronológica de flujos. Este caudal, comunmente denominado
caudal dominante, se define de la siguiente manera:
Concepto de Caudal Dominante

Tensión de Shields en cauces en régimen
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07 1.E+08 1.E+09 1.E+10 1.E+11 1.E+12 1.E+13 1.E+14
Caudal Líquido Adimensional, Q^ = Q / (g
1/2
d
5/2
)
Tensión
de
Shields,
τ
τ
τ
τ
*
=
(H.S)/(
∆
∆
∆
∆
.d)
Ríos con lecho de grava
Ríos con lecho de arena
τ* = 0.0487
τ* = 1.86

Diagrama de Shields Generalizado
0.01
0.1
1
10
1.00E+00 1.00E+01 1.00E+02 1.00E+03 1.00E+04
d*
τ
τ
τ
τ∗
∗
∗
∗
Rios de Llanura
Rios de Montaña
Suspensión
ws = U*
No Suspensión
Rugoso
Rizos
Dunas
Liso Transicion
Limo Arena Grava
Canales Aluviales
en Régimen

Valores típicos de η
η
η
ητ
τ
τ
τ en canales en régimen
Relación τ
τ
τ
τ* - d*
1.00E-02
1.00E-01
1.00E+00
1.00E+01
1.00E-01 1.00E+00 1.00E+01 1.00E+02
Diámetro Adimensional, d*
Tensión
Adimensional
de
Shields,
τ
τ
τ
τ
*
Datos de Canales en Régimen
Función de Shields
t* = 10.t*c
t* = 5.t*c
t* = 15.t*c
η
η
η
ητ
τ
τ
τ = 5 ~ 15
(90% de los datos)

Influencia del material de márgenes
Relación entre el contenido de limo-arcilla en el cauce y la Razón de Aspecto
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02
Contenido de Limo y Arcilla en el cauce, M [%]
Razón
de
Aspecto,
B/H
Datos de Ríos (Schumm)
Relación de Schumm
Curva de mejor ajuste
B/H = 255 M
-1.08
(Schumm)
B/H = 213 M
-0.94
(ajuste)
( )
LA(lecho) LA(mi) LA(md)
c B c c H
M
B 2H
+ +
=
+

Variables Relevantes
Q : caudal líquido dominante
Qs : carga volumétrica total de sedimentos
d : tamaño mediano de partículas de material sólido
S : pendiente de la superficie libre del flujo
ρ
ρ
ρ
ρ : densidad del agua
ν
ν
ν
ν : viscosidad cinemática del agua
ρ
ρ
ρ
ρs : densidad del sedimento
g : aceleración de la gravedad
τ
τ
τ
τ : tensión de corte promediada en la sección
V : velocidad media del flujo

Características geométricas
de la sección transversal
Perímetro Mojado P y Radio Hidráulico R
o alternativamente
Ancho Superficial T y Profundidad Central H

Area Transversal: A = P R
Razón de Aspecto: Γ = T/H
Cauces “anchos”: P ≈ T ≈ B ; R ≈ H
Hipótesis Simplificativas

Para un cauce de forma cualquiera (por
ejemplo, trapezoidal):
Perímetro Mojado: P = kT T
Radio Hidráulico: R= kH H
donde: kT = ΦT(Γ,z)
kH = ΦH(Γ,z)
Hipótesis Simplificativas

Planteo del Problema de Diseño
 Datos:
Q , d , ρ
ρ
ρ
ρ , ρ
ρ
ρ
ρs , ν
ν
ν
ν , g , ...
 Estimación : Qs
 Incógnitas :
B , H , S ó P, R, S

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