Transporte de Sedimentos en Ríos

El Material sólido que transporta un río tiene dos orígenes diferentes. El material de lavado y el material de fondo. El transporte del material de lavado, material particularmente fino que es arrastrado por la escorrentía, es difícil de estimar y no depende de las características del cauce sino de las de la erosión que lo genera.

Por el contrario, el del material de fondo, que es el material presente en el lecho del cauce, puede medirse o estimarse, con más o menos precisión, en función de las características hidráulicas del cauce.

El transporte del material de fondo puede realizarse por el fondo o en suspensión. En el primero las partículas se desplazan rodando por el fondo o avanzan a saltos.

Este movimiento se lleva a cabo en una capa cercana al fondo, con un espesor del orden de dos el valor del diámetro de las partículas.

El material que se transporta en suspensión corresponde a aquellas partículas, relativamente más finas, que están en suspensión por la acción de la turbulencia y que se mueven mezcladas con el fluido.

En general no se puede establecer una relación única entre el transporte de material por el fondo y el de suspensión.

Según estudios por la Universidad de Colorado, el 85% del material sólido transportado por el río Mississippi cerca de su desembocadura es en suspensión.

Por el contrario, el río Mantaro (Perú) transporta un 51% de su material por el fondo en las cercanías del puente Stuart. En este mismo río, unos 50 Km agua abajo en el puente Chupura, el transporte por el fondo pasa a ser del 21% y 100 Km aguas abajo, en Villena, vuelve a aumentar hasta llegar al 50%.

Medición del Transporte Sólido

Las notables diferencias existentes entre las características de los dos tipos de transporte hacen que los aparatos utilizados para medir el transporte de sedimentos en suspensión sean completamente distintos de los que se emplean para medir el transporte por el fondo.

En general, es más simple medir el transporte en suspensión. Los resultados de estas mediciones son más precisos que los correspondientes al material de fondo, en las que los errores pueden llegar ser muy elevados.

Por otro lado, los ríos de montaña con pendientes elevadas presentan mayores dificultades que los de llanura en los que las bajas velocidades simplifican las mediciones.

Medición de la Carga de Fondo

Para medir el transporte de material por el fondo es imprescindible introducir el equipo de medición en cada una de las capas en las que se realiza la descarga.

Inevitablemente, la sola presencia de estos equipos perturba el patrón de flujo y altera las condiciones del transporte, falseando las mediciones.

Por otra parte, resulta difícil dar una alineación correcta a los instrumentos, tanto horizontal como verticalmente.

Además, no siempre es posible lograr que el equipo colecte todas las fracciones de tamaños de esta carga de sedimentos, desde los granos más gruesos a los más finos. Todo ello hace que su eficiencia sea muy baja, apenas un 30%.

Los aparatos utilizados en la medición del transporte de material por el fondo son básicamente muestreadores tipo caja o cesta, de presión diferencial, tipo paila y de depresión.

Muestreador Tipo Caja o Cesta

Los muestreadores tipo caja o cesta constan de un recipiente permeable donde se acumula el sedimento de fondo, una estructura de soporte y cables para transportarlo y una serie de veletas o aspas para dar la dirección apropiada al aparato.

Si el aparato no queda bien asentado en el fondo del cauce, no captará la totalidad del sedimento.

Además, la resistencia al flujo adicional generada por la presencia de la caja origina un incremento de presión y la consecuente reducción de la velocidad a la entrada del instrumento.

Como resultado el material se acumula frente al aparato haciendo que la muestra sea poco representativa.

Muestreador de Presión Diferencial

Con el fin de remdiar algunas de las desventajas enumeradas, se crearon los muestreadores de presión diferencial. Uno de los más representativos es el muestreador Armhem.

Este aparato está montado sobre un marco que con una hoja de resorte presiona contra el piso.

La boca tiene una abertura de 8.5 cm de ancho por 5cm de alto. La cesta colocada detrás es de malla de alambre y su tamaño es de 53 cm por 15 cm.

El instrumento pesa unos 57Kg y tiene una longitud de 1.83 mts para un ancho de 89 cm, por lo que debe ser manejado con grúa.

Muestreador Armhem.

Muestreadores Tipo Paila

Los muestreadores tipo paila constan de un recipiente con un piso y dos paredes laterales.

En su interior puede haber un sistema de contra-puertas o placas de desviación para retardar la mezcla de agua y sedimentos y de este modo atrapar el material sólido. Se recomienda limitar su uso a ríos con bajas velocidades y pequeñas tasas de descarga de fondo.

Por último, se pueden instalar depresiones en el fondo de canal para atrapar y acumular los sedimentos de fondo. Estos son los muestreadores de depresión. Si se instala un equipo que extraiga continuamente los sedimentos de fondo en la sección estudiado, la eficiencia de este tipo de instrumentos es relativamente alta.