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Untitled Prezi

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marlon ruiz

on 21 April 2013

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FLUJOS Modelos de fluidos en avalanchas TIPOS PRINCIPALES DE FLUJO Características generales de las avalanchas flujos y avalanchas Erosion en masa Húmedos Secos Características AVALANCHAS Características En las avalanchas de tierra se deben diferenciar tres tipos principales de flujo:
• Flujos de lodo
• Flujos hiperconcentrados granulares
• Flujos de detritos. TIPOS PRINCIPALES DE FLUIDO Es el tipo más rápido (sobre los 80 km/h) y fluido de corrimientos de tierra. Consiste en una colada con elevada concentración de materiales detríticos, que se mueven hacia los valles con velocidades que pueden alcanzar y, en algunos casos, superar los 10 m/s Flujos de lodo avalancha en caño(japón) flujos de lodo figura 5.2 distribución de velocidades para los diferentes tipos de fluido, aplicado a flujos y avalanchas de tierra figura 5.3 comparacion de los caudales obtenidos para diferentes profundidades, de acuerdo a los modelos de manning y de fluido dilatante (takahashi 1991) Los flujos de lodo generalmente consisten de altas concentraciones de partículas finas (limos y arcillas), aunque también transportan grandes bloques o cantos de roca. De hecho el fluido se comporta como un “slurry” homogéneo con una onda frontal y una serie de pulsaciones (Figura 5.5) FLUJOS HIPER CONCENTRADOS GRANULARES El flujo hiperconcentrado está formado por una mezcla de partículas gruesas y agua. En el flujo hiperconcentrado predominan las partículas granulares (arenas, gravas, cantos y bloques) por lo tanto la mezcla no tiene cohesión.
 
Se considera un flujo como hiperconcentrado si la concentración en volumen de sólidos en el flujo es mayor de 0.2 (20%) pero no supera 0.6 (60%), valor este que corresponde a un peso específico de 2.0 ton/ m3 aproximadamente.

Tipos de fluido
  Al aumentarse la concentración de sedimentos, los flujos híper concentrados dejan de comportarse como Newtonianos y se pueden convertir en flujos de detritos.
Movimiento idealizado de un flujo viscoso en las curvas Tipos de flujo
CARACTERISTICAS DE LOS FLUJOS HIPERCONCENTRADOS Esquema del movimiento
Un ejemplo de flujos hiperconcentrados en Venezuela conjunto de deslaves, corrimientos de tierras e inundaciones ocurridas en las costas caribeñas Tragedia de Vargas (1999) Tragedia de vargas (1999) Flujos de detritos En los flujos de detritos los sedimentos controlan totalmente el flujo y el componente agua es menos importante. El movimiento de los flujos de detritos se le puede relacionar generalmente con “flujo turbulento de granos”. Este mecanismo no requiere de la presencia de una fase líquida o gaseosa y el movimiento se produce por transferencia de momentum al colisionar las partículas o bloques que se mueven. Tipo de Fluido Mecanica del movimiento Mecanica de movimiento Colorado - Spring 2003 Un flujo de detritos puede convertirse en flujo hiperconcentrado al disminuir la concentración de partículas sólidas o el flujo hiperconcentrado puede convertirse en flujo de detritos al aumentar la concentración. En el caso de avalanchas de materiales saturados cuando las concentraciones de sedimentos exceden un cierto valor crítico, o la disponibilidad de agua disminuye la concentración, las propiedades del flujo cambian en forma significativa no solamente en cuanto a las características del flujo sino también en la forma como los sedimentos son transportados Características generales de las avalanchas En este proceso pueden incorporarse al flujo nuevos sedimentos por Corrosión y arrastre o por aportes de deslizamientos, corrientes de agua u otras avalanchas.

Al disminuir la pendiente o aumentar el ancho del canal ocurre una disminución de la velocidad o frenado de la avalancha. Al ocurrir un evento anómalo como Lluvias extraordinarias, sismos fuertes o deshielos rápidos se pueden generar procesos de deslizamiento o erosión,

En la etapa de avalancha propiamente dicha, la velocidad y el caudal aumentan bruscamente como en una especie de onda. Etapas del flujo Formación de la avalancha Transporte Depocitación La magnitud de los caudales depende de los volúmenes de agua y sólidos disponibles para fluir y de la concentración de los sedimentos. Takahashi encontró que para los flujos de detritos, los caudales aumentan con la concentración.
El Caudal de una avalancha depende de tres factores:
disponibilidad del agua
disponibilidad de partículas solidas
la morfología y el tamaño de la cuenca Caudales de flujo La forma más común de avalanchas es debida a los deslizamientos de tierra generalizados, relacionados con la ocurrencia de lluvias excepcionales. Es importante definir los siguientes parámetros básicos para el análisis: Deslizamientos de tierra generalizados por lluvias intensas b. Magnitud de la anomalía climática
c. Intensidad de lluvia crítica
d. Magnitud de lluvia antecedente
e. Porcentaje de área denudada
f. Profundidad de denudación
g. Intensidad de sedimentos aportados al flujo a.Susceptibilidad a la ocurrencia de avalanchas por lluvia:
Permeabilidad del perfil de suelo
Pendiente de las laderas
Pendiente y sección de la corriente principal
Propiedades de la cuenca de drenaje Mecanismos de formación de avalanchas de tierra Avalanchas por deslizamiento aislados

Cuando un deslizamiento de tierra de gran magnitud alcanza un cauce de agua o un canal de agua lluvias de alta pendiente, los materiales aportados por el deslizamiento pueden fluir por el cauce alcanzando velocidades importantes y avanzando distancias considerables. La magnitud de la avalancha depende de la magnitud del deslizamiento, las características de los materiales, la disponibilidad de agua y la morfología del canal de drenaje. Una lluvia intensa genera una superficie de agua de escorrentía que fluye a lo largo de la superficie de las laderas, con una altura ho sobre una ladera de inclinación q. Dependiendo del espesor de materiales sueltos sobre la ladera o cauce, o de los suelos residuales se genera una presión de poros a lo largo de una superficie potencial de movimiento. REPRESAMIENTO DE CAUCES DE AGUA AVALANCHAS PORCAUDALES Y VELOCIDADES EXTRAORDINARIAS ENCAUCES DE AGUA Cuando un canal de drenaje, cañada o río es represado por un deslizamiento de tierra se produce una acumulación grande de agua, la cual al desbordarse puede generar una avalancha de grandes proporciones. Las erupciones explosivas magmáticas o freáticas de los volcanes causan avalanchas a veces acompañadas de flujos piro clásticos o explosiones laterales dirigidas. EVENTOS SÍSMICOS
La ocurrencia de un evento sísmico de gran magnitud y poca profundidad de foco genera una gran cantidad de deslizamientos cosísmicos, los cuales pueden convertirse en formación de avalanchas por eventos sísmicos depende de las características del sismo, de la susceptibilidad de las laderas a los deslizamientos de tierra y de la coincidencia o no con períodos de lluvias. En el sismo de Páez en 1994 en Colombia, en un sismo FLUJOS PIROCLÁSTICOS DESHIELO DE NEVADOS Figura 5.17 esquema de una avalancha producida por un gran deslizamiento 1. Análisis de susceptibilidad
2. Análisis de las características geológicas y geotécnicas
3. Cálculo de los caudales de agua
4. Cálculo del volumen de sedimentos
5. Cálculo de los caudales de avalancha
6. Calculo de los porcentajes de concentración de sedimentos:
Volumen de sedimentos = Volumen deslizado * ( 1 – Porosidad )
7. Definición del tipo de fluido PROCEDIMIENTO DE MODELACIÓN DE AVALANCHAS DE TIERRA Las avalanchas de tierra son flujos de materiales de suelo o residuos de roca generalmente entremezclados con agua.
Figura 5.1 esquema de una avalancha de tierra producida por denundacion generalizada los primero modelos matemáticos para caracterización de avalanchas de tierra partieron a base de la resistencia de los materiales:
la ecuación de Columbo (Jhonson y Rodine 1984);
Gringham, Manning y Bagnold Ejemplos Fluido Newtoniano El factor mas importante a determinar el flujo newtoniano es el numero de rugosidad n de manning, el cual representa la fricción entre el canal y el flujo Fluido Bingham
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