Inestabilidades en un lecho granular móvil: análisis matemático de formas de fondo

Abstract

Se presenta un análisis teórico de las condiciones para las cuales se generan ondas sedimentarias en un flujo turbulento sobre lecho móvil. Se revisa una metodología general para el análisis de estabilidad lineal de las ecuaciones que gobiernan el flujo y el movimiento del sedimento del lecho. Esta metodología se aplica al análisis de la formación de barras, y de dunas y antidunas. El análisis predice que la formación de barras depende fundamentalmente de la razón entre el ancho del canal y la altura de escurrimiento. A menor altura de escurrimiento el sistema selecciona estructuras más complejas, formándose sucesivamente barras alternadas, dobles, triples, etc., las cuales poseen longitudes de onda respectivamente más pequeñas. En todos estos casos las barras migran hacia aguas abajo. Del análisis también se concluye que la formación de dunas y antidunas depende fundamentalmente del número de Froude del flujo. Las dunas se forman en condiciones de flujo subcrítico y siempre migran hacia aguas abajo. Las antidunas se forman en condiciones de flujo supercrítico y pueden migrar tanto hacia aguas arriba como hacia aguas abajo. En las cercanías del flujo crítico el análisis predice la desaparición de formas de fondo.