Dinámica del proceso de rellenado de un cuenco erosivo por avalanchas internas

DI MEGLIO, SEBASTIÁN; MARTINO, ROMÁN GUSTAVO; PATERSON, AGNES; PIVA, MARCELO FABIÁN

Santiago de Chile

Congreso; XXVI Congreso Latinoamericano de Hidráulica, IAHR; 2014

IAHR

Los fenómenos de erosión de sedimento debidos a un flujo que incide sobre un lecho granular son de gran importancia no sólo desde un punto de vista básico, sino también en la práctica. Ejemplos de flujos que producen socavación del lecho incluyen jets circulares y planos, flujos que emergen de estructuras de control (como compuertas verticales) u obstáculos sobre el lecho (como pilas de puentes o tuberías submarinas) que fuerzan a la corriente a desviarse y pasar a través de una zona convergente donde es acelerada. Esto incrementa el poder erosivo y la capacidad de remover y transportar material aguas abajo del obstáculo. En muchas situaciones el sedimento se deposita a continuación del pozo formando un montículo. Tales sistemas son complejos debido al acoplamiento entre flujo y lecho granular, en el sentido de que el sistema pozo-montículo altera al jet que lo está solicitando. Se estudia experimentalmente la evolución temporal del proceso de socavación de un lecho granular no cohesivo solicitado por el jet originado en la desviación de un flujo obligado a pasar por un estrechamiento tipo compuerta vertical. Los experimentos se desarrollan en un canal estrecho de pequeñas dimensiones (150x30x2 cm.). Si bien el comportamiento del jet se ve afectado por el confinamiento lateral, la superficie del cuenco erosivo no presenta una estructura transversa al flujo, lo cual facilita, a través del registro fotográfico, la cuantificación de la masa total de sedimento removido y del perfil global del lecho. En un experimento típico, se observa que, conforme la erosión avanza en el tiempo, la cara anterior del montículo creciente se empina hasta un ángulo crítico a partir del cual se desencadena una avalancha hacia el pozo que lo rellena parcialmente. El ángulo crítico alcanzado difiere del ángulo de avalancha para una pila sumergida en ausencia de flujo, lo cual origina montículos de perfil asimétrico. En el sistema bajo estudio (flujo bajo compuerta sin losa) se observa que luego de la avalancha la socavación disminuye drásticamente, y que se establece una recirculación permanente de sedimento en la cara anterior del montículo. El tiempo característico al cual este cambio de régimen ocurre es cuantificado en función de los parámetros del flujo (caudal, tirante y apertura inicial de la compuerta). Además, se estudia la relación entre la aparición de la avalancha y la desviación del jet en función de estos parámetros.