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1. ORIGEN Y PROPIEDADES DE LOS SEDIMENTOS ( 7 A 14 PÁGINA)
http://eias.utalca.cl/isi/publicaciones/unam/origen_y_propiedades_de_los_sediment
os.pdf

2. ¿Cómo se origina los sedimentos?

4. PROPIEDADES DE LOS SEDIMENTOS

5. PROPIEDADES DE LOS SEDIMENTOS
Las propiedades de los sedimentos, pueden ser subdividas en dos grupos: El primero
que corresponde a las 1propiedades individuales del sedimento y el segundo a las
2propiedades de un conjunto de sedimentos.
 Las propiedades individuales de los sedimentos, más importantes en el fenómeno de
transporte sólido son: 1el tamaño del sedimento, 2la forma de la partícula, 3el peso
específico de la partícula, 4la velocidad de sedimentación
 Las propiedades de los sedimentos en conjunto que presentan mayor interés
práctico son: la 1distribución granulométrica, 2la porosidad, 3el peso específico
aparente y 4el ángulo de reposo del material sólido.
1.1. PROPIEDADES INDIVIDUALES DE LAS PARTÍCULAS DE SEDIMENTOS
a. Tamaño de la partícula
La de mayor importancia desde el punto de vista de la ingeniería hidráulica, no solo por la
dimensión geométrica sea sencilla medir, sino que otras propiedades consigo misma,
forma –peso específico varían con el tamaño de la partícula

6. La rugosidad del lecho como el movimiento del material es caracterizada por esta
propiedad.
El tamaño de la partícula sólida, normalmente es definido por el diámetro característico.
Existen tres diámetros característicos recomendados por el Subcommittee on Sediment
Terminology of the American Geophysical Union:
+ Diámetro de tamizado: Es la dimensión de la menor malla o abertura mínima de la
malla del tamiz que deja pasar partícula sólida.

8. Ø = 83.9 mm

9. Clasificación de los sedimentos
según su tamaño (A.G.U)
Clasificación de los sedimentos según su tamaño
(A.G.U)

10. + Diámetro nominal: Es el diámetro de la esfera del mismo volumen que el de la
partícula sólida.
+ Diámetro de caída estándar: diámetro de una esfera con densidad relativa de 2.65,
que tiene la misma velocidad de caída de la partícula cuando ambas se precipitan en
agua destilada a 24° C.
+ Diámetro de sedimentación: Es el diámetro de la esfera de igual densidad o peso
específico, que sedimenta con la misma velocidad que una partícula dada, cuando
sumergimos en el mismo fluido a la misma temperatura.

11. +Dimensiones triaxiales: longitud máxima y mínima, y la que resulte, medidas en la
dirección de tres ejes mutuamente perpendiculares.
Los diámetros de cribado y sedimentación son los que más se utilizan; sólo en ocasiones
se usan las dimensiones triaxiales. Cuando un material se ha cribado adecuadamente,
sin forzar el paso de las partículas del suelo a través de las mallas, el diámetro de
cribado corresponde aproximadamente al de sedimentación.
Las dimensiones triaxiales o la media de ellas se utiliza para fijar el tamaño de cantos
rodados o boleos. Por otra parte, el diámetro de cribado sirve para definir el tamaño de
las arenas y gravas. Por último, el diámetro de sedimentación se emplea para
determinar el tamaño de partículas más finas, como limos y arcillas.
Selección de ejes para medir las dimensiones triaxiales de un hexaedro regular
o cubo.

12. El sedimento no está constituido por partículas idénticas, sino que estás varían entre sí
en peso, tamaño y forma, por ello es necesario determinar o seleccionar parámetros
que permitan representar el comportamiento del conjunto de tamaños.
Fig. 2.1. Dimensiones triaxiales de una
partícula (García Flores y Mazan,
1998).

13. La influencia de la forma de los sedimentos se manifiesta en otras propiedades del
sedimento, como la velocidad de sedimentación, porosidad, movimiento del material en
el fondo del río, etc. Existen una serie de parámetros utilizados en la ingeniería para
definir la forma del sedimento; siendo los más importantes la esfericidad y el factor de
forma.
b. Forma del sedimento
. í
.
/
.
Donde: a,b y c son las dimensiones
de la partícula medidas en una base
ortogonal, siendo c la mayor
dimensión
También la esfericidad puede determinarse a partir de la siguiente ecuación:
!
Donde: ! diámetro nominal.
Con este valor y medidos a,b y c puede aplicarse el diagrama de la figura.

14. FORMAS DE LAS PARTÍCULAS DEL
SEDIMENTO.
DIAGRAMA – CLASIFICAR PARTICULAS SEGÚN
SU FORMA (García Flores y Maza, 1998)
McNown y Malaika en 1950 y Alberson en 1953 concluyeron existe una relación entre
el factor de forma y la velocidad de sedimentación de la partícula. Según el Reporte N°
12 de Inter Agency Committe on Water Resources, verifico que el factor de forma para
las arenas naturales es del orden de 0.70

15. Redondez de las partículas, Garde Raju, 1985.
c. Redondez
Es la relación entre el radio de curvatura de las aristas de la partícula y el radio de la
circunferencia inscrita en el perímetro del área máxima de proyección de la partícula. La
redondez indica el desgaste o abrasión que ha sufrido una partícula.
Influye notablemente en el comportamiento hidrodinámico de las partículas y de
importancia en la abrasión.
El grado de redondez que muestran los granos de
cuarzo son un indicador del desgaste que han
experimentado durante su transporte.

16. Valores del factor de forma SF relacionados con la
redondez.
Redondez (visual) de la partícula

17. d. Peso específico del sedimento
El peso específico del sedimento depende de su composición mineralógica. Muchos
estudios demuestran que existe una estrecha relación entre el tamaño de sedimento y
su composición mineralógica.
Los materiales mas groseros estarán constituidos de materiales más resistentes a los
desgastes mecánicos, como el cuarzo.
A medida que la granulometría disminuye hay una reducción de la cantidad de cuarzo y
un aumento en la cantidad de materiales menos resistentes, como la caolinita por
ejemplo.
En general, la composición mineralógica de los sedimentos de los cursos de agua
naturales está constituido predominantemente de materiales de cuarzo, adoptándose
los siguientes valores para el peso específico:
"´
$ 1650
)*
+
(peso específico de sedimento seco)
"$ 2650
)*
+
(peso específico del sedimento sumergido)

18. Cada partícula sólida tiene su propia densidad -. y su propio peso especifico /., que
dependen de la composición mineralógica del material sólido originado en la erosión de
la cuenca. Es muy frecuente la presencia de materiales cuarzosos, cuyo peso específico es
de 2.65 t/m3
Se denomina peso específico relativo /.
/
⁄ a la relación entre el peso especifico de los
sedimentos y el peso específico del agua. Para el cuarzo su valor es 2.65
Se denomina peso especifico del material sólido sumergido a la expresión /.- "
Se denomina peso específico relativo del material sólido sumergido a la relación
∆ "$ − " /"
Para el cuarzo su valor sería 1.65
El peso específico del agua cargada de sedimentos es: "!34567
""$
"$ − 8 "$ − "
C es la concentración (en peso, en forma de fracción) del material sólido en
suspensión.

19. c. Velocidad de sedimentación
Si se deja caer una partícula esférica en el interior de un fluido; ella parte desde el reposo
hasta lograr una velocidad final. Para obtener esta velocidad se hace un balance de fuerzas
que debe ser cero.
9 : + < + = 0
: 8:>?
@A
2
<
B
6
"
=
B
6
"$
Donde:
FD = Fuerza de resistencia del
fluido
B = Empuje del líquido sobre la
esfera
W = Peso de la partícula
CD = coeficiente de arrastre
>= densidad del fluido
@ = velocidad de sedimentación
A = área proyectada de la esfera
C:D
E
"$ = peso específico de la partícula.
" = peso especifico del fluido = >*
D = diámetro de la partícula
V = viscosidad cinemática del agua.

20. La velocidad de sedimentación F se expresa como: @
4 *
38:
"$ − "
"
Asimismo, el coeficiente de arrastre depende del número de Reynolds y del fator de
forma de la partícula:
8: I3, donde: I3
@
K
Para Re<0.10; STOKES, indica que:
Entonces:

23. Para sedimentos de granulometría uniforme, existe un único diámetro
característico, mientras que para una mezcla no uniforme, se puede definir más
de un diámetro característico. Simons y Senturk, [24], definen los siguientes
diámetros característicos:
1.2. PROPIEDADES COJUNTAS DE LAS PARTÍCULAS DE SEDIMENTOS
a. Distribución granulométrica
D35: Diámetro de la malla por donde pasan el 35% de los sedimentos de la
muestra. Es el diámetro característico propuesto por Einstein para representar el
diámetro de la muestra.
D40: Diámetro usado por Schoklitsch, para representar la muestra.
D50: Diámetro que en muchos casos representa el diámetro medio. Shields, utilizó
este diámetro para su estudio del inicio de movimiento.
D65: Diámetro utilizado por Einstein para representar la rugosidad de los granos.
D84 y D16: Diámetros derivados de un análisis probabilístico. Estos diámetros son
utilizados para definir la media geométrica y la graduación del material.
Dm: Diámetro medio aritmético. Se puede obtener de:

24. i : representa una porción del porcentaje del gráfico de distribución
granulométrica
Di : valor medio del diámetro que corresponde a i.
Dg: Diámetro medio geométrico; definido por:
La distribución de frecuencias de las partículas de sedimentos, es una aproximación
probabilística utilizado para describir el sedimento transportado por el río.
Histograma: Es el gráfico entre los porcentajes de la muestra que pasan la malla y
el respectivo diámetro de la malla.
Polígono de Frecuencias: Este gráfico es preparado con los mismos datos usados
en la elaboración del histograma. La frecuencia es ploteada con la marca de clase
del intervalo.
Curva de Frecuencia Acumulada: Es el gráfico entre el porcentaje acumulado y el
diámetro de la partícula. La curva de frecuencia acumulada puede plotearse en
diferentes escalas. La curva de frecuencias puede ser representada por la ecuación
de distribución normal de Gauss:
b. Distribución de frecuencia de los sedimentos

25. Donde m es la media y s la desviación estándar. Los cálculos de  y , pueden
realizarse con los datos presentados en la tabla de distribución de frecuencias.
La porosidad es definida como la razón entre el volumen de vacíos y el
volumen total ocupado por el material sedimentado, expresado en porcentaje:
d. Peso específico aparente
El peso específico aparente es la razón entre el peso del material sedimentado
y el volumen total por este ocupado.
c. Porosidad

26. Dentro de los diversos factores que afectan el valor del peso específico aparente,
el más importante, probablemente, sea la operación de embalses. Esto porque,
dependiendo de la operación del embalse, el volumen sedimentado podrá estar o
no sumergido, afectando de sobremanera su peso específico aparente. El grado
de consolidación del material sedimentado depende de su tamaño. Los materiales
de granulometría fina presentan bajos valores en su peso específico aparente en
el periodo inicial, aumentando estos valores con el correr del tiempo.
El ángulo de reposo del sedimento es un dato importante en el estudio de las
condiciones de inicio del movimiento, proyecto de canales y otros problemas de
hidráulica fluvial. En relación a otros estudios, poco se ha hecho en la
determinación del ángulo de reposo del sedimento sumergido. Gibson en 1946,
propuso la siguiente relación:
e. Ángulo de reposo

27.  = Angulo de reposo del sedimento sumergido
D = Diámetro medio de la muestra comprendidos entre 0.13 mm y 0.49 mm.
r = Razón entre el mayor y la menor dimensión del sedimento.
K = Constante igual a 0.61
Otra proposición para el cálculo del ángulo de reposo es la de Lane en
1953, que da el ángulo de fricción en función del diámetro y la forma del
sedimento, como puede ser observado en la Figura 4.3

28. Ángulo de reposo del material, (Lane, 1953)

29. N*Ø
Muestra en la
coraza (sub
superficial)
SEDIMENTOS DE FONDO

31. Son muestras a lo largo del
tramo de interés del río,
recolectadas en el fondo del
cauce, centro y hacia sus
márgenes (espacio de la
sección y el tramo) y en el
tiempo (antes de la
creciente) y (después de la
creciente).

32. F%
Ø mm

33. F%
Ø mm
La curva de frecuencia acumulada que se ajusta a una PDF NORMAL define al diámetro
característico.

34. Ejemplo:
Para la muestra de sedimentos del río Muymanu, presentados en una tabla de
distribución de frecuencias, determinar:
a) La media, desviación estándar y coeficiente de variación
b) Graficar el histograma y polígono de frecuencias y frecuencia acumulada.
c) Probar mediante el estadístico Chi cuadrado, si la distribución de sedimentos se
ajusta a una distribución normal.
d) Graficar la curva granulométrica y determinar los diámetros característicos de la
muestra de sedimentos.
Solución:
a. Para datos agrupados en tabla de distribución de frecuencias:

36. N: Porcentaje total de la muestra en peso 100
: Diámetro promedio de las partículas (0.494 mm) D
S: Desviación estándar de las partículas (0.185 mm)
IC: Intervalo de clase y MC: Marca de clase
FAO: Frecuencia absoluta observada
FRO: Frecuencia relativa observada
Z: Valor de estadístico Z para cada límite de clase
F(Z): Probabilidad de encontrar valores menores o iguales a Z
FAE: Frecuencia absoluta esperada (FRExN)

40. PENDIENTE DEL FONDO
DEL CAUCE O THALWEG
∑ M
∑ M

41. LT = 207.92 m
LT = 157.78 m
LT = 229.65 m
LT = 336.64 m
SINUSIDAD DEL CAUCE
LV = 811.32 m
N
MO
MP

42. SINUSIDAD DEL CAUCE
Q
R

43. DIÁMETRO
CARACTERISTICO

44. MEDIDAS TRIAXIALES

45. 1. MEDIDAS TRIAXIALES: a, b, c
Las siguientes propiedades corresponden para el diámetro característico,
es decir según el grupo y clase de material que le corresponde:
2. PESO Y VOLUMEN : w (Kg) y v (cm3)

46. Columna 8 y 9: Calcula el diámetro medio y geométrico según las medidas triaxiales en
mm.
Columna 10 y 11: Clasifica qué clase y grupo de grano corresponden según los
diámetros medio y geométrico calculado.
∅
T + + /3 ∅
TU ∗ ∗ /
Según los grupos y clase de clasificación del American Geophysical Unión para
materiales sedimentarios se clasifica a qué clase de grano corresponde.
=SI(H5>2048,"Bolos muy grandes",SI(H5>1024,"Bolos grandes",SI(H5>512,"Bolos
medianos",SI(H5>256,"Bolos pequeños",SI(H5>128,"Cantos grandes",SI(H5>64,"Cantos
pequeños",SI(H5>32,"Grava muy gruesa",SI(H5>16,"Grava gruesa",SI(H5>8,"Grava
mediana",SI(H5>4,"Grava fina",SI(H5>2,"Grava muy fina","")))))))))))

48. Columna 13: Según el factor de forma SF se determina la redondez:
Columna 12: Con las medidas triaxiales se determina el factor de forma
=SI(M5>=0.7,"Bien
redondeado",SI(M5>=0.49,"Redondeada",SI(M5>=0.35,"Subredondeada",SI(M5>=0.25,"Su
b angular",SI(M5>=0.17,"Angular",SI(M5>=0.12,"Muy angular",""))))))

49. Columna 14: Esfericidad:
*
A /
Columna 15: Angulo de reposo:
Q*W
Columna 16: Densidad:
>
>(
YU
!
)
!7$7 ([U)
6]!3 (5! )
*1000000

50. Columna 17 y 18: Peso específico "(
^
3
) >*
* 9.81 )*/ 3
"(
a^
3
) >*/1000
Columna 19: Peso especifico sumergido
∆
>$ − >
>
"$ − "
"
" 9810^/ 3
Columna 20: viscosidad cinemática
b
>
(
2
)
1000
>(
a*
3
)
(
2
)
(
2
)
10000