03a_Erosión - Alfonso Toribio

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Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
Recursos Hídricos III 
Departamento de Hidráulica 
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura 
Universidad Nacional de Rosario 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tema: EROSION HIDRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autor: Dr. Ing. Gerardo A. Riccardi 
 
Fecha 1era edición: Marzo 2001 
1ra. revisión: Septiembre 2002 
2da. revisión: Septiembre 2004 
Erosión Hídrica 1 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
EROSION HIDRICA 
 
1. INTRODUCCION 
Los procesos de erosión, transporte, deposición y la compactación de sedimentos han sido a través de 
tiempos geológicos los que han dado la forma al paisaje presente de nuestro mundo. Los principales agentes 
dinámicos externos que posibilitaron los procesos son el viento, el agua, la gravedad y los hielos. Dentro de 
este contexto la erosión hídrica puede considerarse como la desagregación y remoción de partículas de rocas 
por la acción del agua y el sedimento fluvial como un término compuesto que comprende la acumulación de 
partículas de rocas y minerales transportados o depositados por el flujo de agua. 
Los procesos de erosión, iniciación de movimiento, transporte y deposición de sedimentos fluviales son 
complejos. El desprendimiento de partículas en los procesos de erosión ocurren a través de la energía 
cinética del impacto de la gotas de lluvias sobre partículas o por las fuerzas generadas por el flujo hídrico. 
Una vez que la partícula se ha desprendido, si las condiciones de flujo así lo permiten, es puesta en 
movimiento y transportada, dependiendo estos procesos de la forma, dimensiones y peso de la partícula y de 
las fuerzas hidrodinámicas ejercidas sobre la partícula. 
Desde el punto de vista temporal es posible valorizar la actividad erosiva en tiempos geológicos, períodos 
anuales o por eventos. Desde el punto de vista espacial, el proceso erosivo puede ser abordado desde un nivel 
de cuenca (general de cuenca), a nivel de curso (general de cauce) hasta un nivel correspondiente a una obra 
determinada como un puente (local) . 
 
De acuerdo con el objetivo del estudio el proyectista deberá definir el escenario espacio-temporal y los 
niveles de escalas correspondientes. 
 
Las erosiones pueden clasificarse de la forma siguiente: 
 
(a) General a nivel de cuenca 
(b) General a nivel de cauce 
(b.1) Erosión en estrechamientos 
(b.2) Erosión en curvas 
 (b.3) Erosión en márgenes 
(c) Local 
(c.1) Erosión al pie de obras (pilas, pilares) 
(c.2) En estribos u obras unidas a las márgenes 
(c.3) Aguas abajo de presas 
(c.4) Aguas debajo de obras de descarga 
(c.5) Aguas arriba de cortes de meandros y rectificaciones 
(c.6) Bajo tubería 
 
(a) Erosión general a nivel de cuenca: es el proceso de pérdida de suelo en una cuenca por la acción hídrica 
producida en la transformación lluvia-caudal. Comúnmente esta erosión es valorizada por la ecuación 
universal de pérdida de suelo. Su importancia dependerá de gran cantidad de variables como el régimen de 
lluvias, factores climáticos (humedad, radiación solar, evapotranspiración), morfología y cobertura vegetal 
de la cuenca, uso y ocupación del suelo por parte del hombre, planificación de explotación agrícola-
ganadera, etc. 
(b) Erosión general en cauce: se define como el descenso generalizado del fondo del río como 
consecuencia de una mayor capacidad de la corriente por arrastrar y transportar material sólido. El transporte 
de sedientos es una cuestión de equilibrio entre el aporte sólido que entra y sale de un determinado tramo y 
el material que la corriente remueve o deposita en el mismo. 
(b.1) Erosión en estrechamientos: se produce en aquellas secciones en donde se reduce el ancho del río, ya 
sea por factores humanos o naturales. La velocidad de flujo aumenta por efecto de la reducción de sección de 
escurrimiento, incrementando la capacidad de transporte de sólidos. Este proceso erosivo disminuye y se 
Erosión Hídrica 2 
 
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detiene al irse aumentando la profundidad hasta alcanzar el equilibrio en el tramo en la ecuación de 
continuidad sólida. 
(b.2) Erosión en curvas: en toda curva de un curso de agua se produce un incremento en la velocidad de los 
filetes líquidos más cercanos a la parte convexa o exterior como consecuencia de la corriente helicoidal que 
se forma por la sobreelevación del agua que produce la fuerza centrífuga actuante, con el consiguiente 
aumento de la capacidad de transporte de material sólido. Este fenómeno puede producir, la socavación en 
tanto que en la parte interna o cóncava se produce una disminución de los filetes líquidos pudiendo 
presentarse procesos de sedimentación. No se debe mayormente a factores humanos pero es necesario 
contemplar el mecanismo cuando se protegen o estabilizan márgenes. 
(b.3) Erosión en márgenes: este proceso puede presentarse cuando por alguna razón se incrementa la 
velocidad y capacidad de transporte de la corriente sobre una de las márgenes de un curso de agua. Este 
proceso puede ser particularmente peligroso cuando se localizan estratos susceptibles a la erosión debajo de 
otros más resistentes. La socavación de los estratos más débiles pueden dar lugar a la formación de 
“ménsulas” inestables que al ir derrumbándose pueden constituir la causa principal del movimiento de la 
traza de un cauce. 
 
(c) Erosión local 
(c.1) Erosión al pie de obras (pilas, pilares): es la que se produce al pie de cualquier estructura rodeada 
completamente por el flujo, sobresalgan o no de la superficie, como consecuencia de la deflexión de las 
líneas de corriente, la turbulencia y los vórtices provocados por la presencia del obstáculo. La evaluación de 
la erosión es de fundamental importancia puesto que una falla debido a la socavación puede provocar el 
colapso de toda la estructura como por ejemplo un puente, un muelle, etc. 
(c.2) Erosión en obras unidas a las márgenes: el fundamento sobre el proceso son similares a los señalados 
para obras rodeadas por el agua. No obstante se las distingue por existir algunas diferencias en los métodos 
teóricos para la evaluación. 
(c.3) Erosión aguas abajo de presas: es el proceso de socavación del canal aguas debajo de una presa debido 
fundamentalmente a la retención de sólidos por parte del embalse con lo que al “clarificar” la mezcla líquido-
sólida se restituye su capacidad de movilización y transporte de sedimentos, siempre y cuando las 
condiciones de flujo aguas abajo sean tales que permitan el acarreo de material sólido. 
(c.4) Erosión aguas abajo de obras de descarga: este proceso generalmente se presenta cuando aguas abajo 
de obras de descarga como disipadores de energía, desembocaduras de conductos, vertederos, alcantarillas, 
unión de canales, etc. No se protege adecuadamente el cauce para soportar efectos de flujo locales propios de 
la obra de descarga. 
(c.5) Erosión aguas arriba de cortes de meandros y rectificaciones: este tipo de acciones sobre los cursos de 
agua pueden incrementar la pendiente hidráulica de un curso de agua, la velocidad de flujo y la capacidad de 
transporte de sedimentos. En estos casos el río buscará una nueva situación de equilibrio erosionando a 
partir de aguas arriba de la rectificación. 
(c.6) Erosión bajo tuberías: esta erosión se produce cuando una tubería o sifón colocado transversalmente a 
la dirección del flujo produce una importante interferencia al escurrimiento. 
 
1.1 FUERZAS ACTUANTES 
 La erosión en suelos cohesivos y no cohesivos es gobernada por dos grupos de fuerzas: las fuerzas 
hidráulicas, vinculadas a las variables del flujo (velocidad media, de fondo, tirante, turbulencia, fuerza 
tractiva, etc) y son las que tratan romper, remover y transportar las partículas del lecho; y la fuerzas 
resistentesvinculadas directamente con las características y propiedades del suelo componente del lecho. 
En suelos granulares o no cohesivos cuando el flujo escurre genera sobre el lecho fuerzas sobre los granos 
que tienden a moverlos e iniciar el movimiento. Las fuerzas que resisten la iniciación del movimiento 
difieren de acuerdo a la medida del grano y distribución granulométrica del sedimento. Para sedimentos 
gruesos por ejemplo, arena y gravas, las fuerzas resistentes al movimiento son causadas principalmente por 
el peso de las partículas. En el caso de sedimentos finos que contienen apreciables fracciones de limo y/o 
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arcillas, tienden a ser cohesivos y resistir la entrada en movimiento principalmente por cohesión en lugar del 
peso de los granos individuales. Asimismo la iniciación del movimiento en lechos de sedimentos finos se da 
en forma de grupos de granos en tanto que en suelos granulares gruesos el movimiento se da en granos 
individuales. Los mecanismos resistentes de los suelos cohesivos constituyen un complicado fenómeno que 
dependen de factores electro-físico-químicos que caracterizan las propiedades del suelo cohesivo. 
Históricamente la erosión en suelos cohesivos a recibido menor atención que el proceso en suelos granulares, 
lo que se refleja en la gran cantidad de bibliografía existente referente a estos últimos. 
Cuando las fuerzas hidrodinámicas actuantes sobre un grano de sedimento granular o sobre un “paquete” de 
partículas de suelo cohesivo alcanzan un valor tal que, si se incrementan levemente pondrán el grano o el 
agregado en movimiento, se dicen que se han alcanzado “condiciones críticas”. Cuando se alcanzan las 
“condiciones críticas” los valores correspondientes a parámetros como esfuerzo de corte de fondo, tirante de 
flujo o velocidad media se dicen que han alcanzado los umbrales o valores críticos. 
 
1.2 ANALISIS EN SEDIMENTOS NO COHESIVOS 
 Las fuerzas que actúan sobre un grano de sedimento no cohesivo ubicado en el fondo del lecho junto 
a granos similares son: las fuerzas gravitacionales de peso y flotabilidad, fuerzas hidrodinámicas de 
elevación (normal al fondo) y fuerzas de arrastre paralelas al fondo. Generalmente las fuerzas 
hidrodinámicas de elevación son despreciadas, pero no se debe desconocer su existencia. 
En la Figura 1 se representan las fuerzas actuando sobre un grano. φφφφ representa el ángulo de la pendiente de 
fondo; θθθθ es el ángulo de reposo del material del sedimento sumergido y las fuerzas interganulares son 
despreciadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Fuerzas sobre un grano de sedimento en un lecho con pendiente 
 
Cuando el movimiento del grano es inminente, el esfuerzo de corte ττττc sobre el fondo alcanza su valor crítico, 
y generalmente se la denomina fuerza tractiva crítica. Bajo las condiciones críticas la partícula tiende a rodar 
sobre su punto de apoyo. La gravedad o fuerza de peso vale c1 (γγγγs - γγγγ) ds3 en donde c1 ds3 es el volúmen de la 
partícula; ds es el diámetro representativo (generalmente se considera el diámetro medio de la partícula); y γγγγs 
y γγγγ son los pesos específicos de la partícula y el fluído respectivamente. La fuerza de arrastre crítica es 
c2 ττττc ds2 donde c2 ds2 es el área superficial efectiva expuesta al esfuerzo de corte crítico ττττc . Considerando la 
ecuación de momento de las fuerzas de gravedad y arrastre alrededor del punto de apoyo se llega a: 
 
Plano del fondo 
θθθθ 
φφφφ θθθθ- φφφφ 
φφφφ 
Centro de gravedad 
Punto de apoyo 
c2 ττττc ds2 
c1 (γγγγs - γγγγ) ds3 
a1 
a2 
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c1 (γγγγs - γγγγ) ds3 a1 sen(θθθθ - φφφφ) = c2 ττττc ds2 a2 cos θθθθ (1) 
despejando se llega a una expresión del esfuerzo de corte: 
(((( )))) (((( ))))φφφφ−−−−θθθθφφφφγγγγ−−−−γγγγ====ττττ tantancosd
ac
ac
ss
22
11
c (2) 
Para fondo plano φφφφ= 0 la ec. (2) se transforma en : 
(((( )))) θθθθγγγγ−−−−γγγγ====ττττ tand
ac
ac
ss
22
11
c (3) 
Sobre el fondo plano puede deducirse que el esfuerzo de corte crítico será mayor que en el caso de pendiente 
descendiente hacia aguas abajo, en tanto que será menor que en el caso de pendiente descendiente hacia 
aguas arriba. 
Teniendo en cuenta que se define como la velocidad cerca el fondo a para condiciones críticas uc= (ττττc/ρρρρ)0.50, 
puede plantearse la proporcionalidad entre ττττc ~ uc . Sustituyendo en ec. (3) da como resultado uc2 ~ ds, 
elevando al cubo ambos términos se llega a uc
6 ~ ds
3 que es la conocida expresión atribuida a Brahms (1753) 
por Llelliavsky en 1955 y a Leslie (1829) por Rubey en 1948. En función de que el volumen de la partícula 
es proporcional a ds
3 , la ley fija que el peso de la mayor partícula que el flujo moverá es proporcional a la 
sexta potencia de la velocidad en la proximidades de la partícula. Rubey en 1948 encontró que esta ley era 
válida solamente cuando ds es más grande que el espesor de la subcapa laminar y el flujo alrededor del 
grano es turbulento. 
Esfuerzo de corte crítico: Gran cantidad de datos sobre esfuerzo de corte crítico han sido medidos en 
experiencias de laboratorio. Estas experiencias mostraron que el movimiento de los granos de sedimentos en 
el fondo de la corriente es altamente impermanente y no uniformemente distribuido sobre la superficie del 
fondo. Se ha comprobado que cuando el esfuerzo de corte cerca del fondo se aproxima al crítico comienzan a 
ocurrir ráfagas de movimientos de granos, mecanismos que pueden considerarse aleatorios espacial y 
temporalmente. Shields en 1936 sugirió que el proceso de iniciación del movimiento es estadístico en la 
naturaleza. Einstein en 1942 fue el primero en desarrollar relaciones de transporte de sedimentos, basado en 
conceptos estadísticos. 
Debido a la naturaleza estadística del proceso de iniciación del movimiento, no existe en la realidad una dada 
condición crítica para la cual el comienzo del movimiento se de repentinamente. Todos los datos disponibles 
sobre esfuerzo de corte crítico se basan en definiciones en mayor o menor medida arbitrarias de condiciones 
críticas. Esta indefinición puede explicar algunas de las variaciones de los resultados presentados en distintos 
trabajos. En la Tabla 1 se presentan algunos resultados obtenidos por White en 1940 en lo que respecta a 
determinación de esfuerzos de corte críticos en arenas con agua escurriendo en el canal. 
 
Diámetro 
mínimo ds 
(mm) 
Esfuerzo 
de corte 
crítico ττττc 
(kg/m2) 
ττττc / (γγγγs-γγγγ) ds (U* dd) / νννν tan φφφφ tan θθθθ 
0.122 0.0356 0.200 2.1 0.0 1.0 
0.900 0.1690 0.119 33 0.0 1.0 
5.60 0.500 --- 360 0.45 1.0 
5.60 0.890 0.101 480 0.0 1.0 
5.60 1.330 --- 590 -0.50 1.0 
Tabla 1. Datos de esfuerzos de corte críticos obtenidos por White en 1940 
 
En los estudios aparecen distintas relaciones entre variables asociadas al flujo y a las partículas como: 
- densidad del fluido ρρρρ 
- viscosidad del fluido µµµµ 
- viscosidad cinemática del fluido νννν= µµµµ/ρρρρ; 
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 - tensión de corte ττττ0 = γγγγ (h-y) S (h: tirante de agua, y: distancia desde el fondo y 
S pendiente hidráulica) 
 - velocidad de corte U*= (ττττ0/ρρρρ)0.5 ; 
 - número de Reynolds de la partícula (U* ds) / νννν 
- esfuerzo de corte crítico adimensional ττττc / (γγγγs-γγγγ) ds. 
Shields en 1936 propuso una relación entre esas variables, asumiendo que la iniciación del movimiento es 
determinado por ττττc, (γγγγs-γγγγ), ds , ρρρρ y µµµµ : 
(((( )))) 




νννν
====
γγγγ−−−−γγγγ
ττττ sc*
ss
c dUf
d
 (4) 
 
donde U*c es la velocidad de corte crítica(cuando el ττττ0 = ττττc) . El miembro izquierdo de la ec. (4) se 
denominó esfuerzo de corte crítico adimensional y se lo representa por ττττ*c en tanto que la variable de la 
función del miembro de la derecha fue denominada número de Reynolds crítico de la partícula, representado 
por R*c.. 
Los estudios de Shields en 1936 dieron lugar a un diagrama clásico que aún tiene completa vigencia en 
estudios de mecanismos de transporte de sedimentos no cohesivos (Ver Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Diagrama de Shields 
 
En la Figura 3 se presentan valores determinados por Shields en 1936 y por Lane en 1955 respecto a la 
tensión de corte crítica en función del diámetro de la partícula para sedimentos conformadas por arenas 
mayormente constituidas por cuarzo (ρs= 2.65 t/m3), en agua y con varias temperaturas. También se 
muestran diversos valores de los nros. de Reynolds de las partículas. Lane utilizó el d75 como el diámetro 
representativo del sedimento, esta dimensión es la medida para la cual el 75% del material en peso es más 
fino. Los valores de ττττc presentados por Lane fueron considerablemente mayores (1.5 a 10 veces) más 
grandes que lo presentados por Shields. Las razones de ellos no son claras, Vannoni entiende que existen dos 
posibles razones. Una es que los canales estables de donde Lane obtuvo sus datos, transportaban sedimentos 
y por lo tanto operaban con esfuerzos de corte de fondo notablemente superiores a los críticos. Otra 
posibilidad es que existen dunas en los canales de Lane lo que aumentaría la tensión de corte crítica. 
 
0.2 0.4 0.6 1.0 2 4 6 8 10 20 40 60 100 200 500 1000 
 
Número de Reynolds de la Partícula R*= U* ds / νννν 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.00 
0.80 
0.60 
 
0.40 
0.30 
0.20 
 
0.10 
0.08 
0.06 
 
0.04 
0.03 
0.02 
 
 
 
 E
sf
ue
rz
o 
de
 c
or
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si
on
al
 
ττ ττ *
=
 ττ ττ
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 ( γγ γγ
s 
- 
γγ γγ)
 d
s 
Erosión Hídrica 6 
 
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Figura 3. Tensión de corte crítica para sedimentos de cuarzo en agua como función de la dimensión del grano 
 Shields (1936) y Lane (1955) (1 libra/pie2 = 4.8 kg/m2) 
 
 
Velocidad crítica: Varias proposiciones de velocidades en función de tensiones de corte pueden hallarse en 
la bibliografía actual. Fortier y Scobey en 1926 presentaron trabajos sobre velocidades permisibles en 
canales que formaban la base para un método de diseño de canales estables por muchos años. La ecuación 
correspondiente puede escribirse como: 
νννν
++++====
yU
log75.55.5
U
u *
*
 (5) 
donde u es la velocidad a una distancia y desde el fondo 
 
1.3 ANALISIS EN SUELOS COHESIVOS 
 Los suelos compuestos por significantes fracciones de material de granos finos en el rango de limos 
y arcillas tienen mayor resistencia a entrar en movimiento que los sedimentos gruesos compuestos solamente 
por arenas. La característica de soportar altas velocidades críticas por parte de los materiales de fondo finos 
es atribuida mayormente a la cohesión que actuando conjuntamente con el peso de las partículas se oponen a 
la entrada en movimiento. El comportamiento de suelos cohesivos bajo la acción del flujo es compleja y 
depende de muchos factores incluyendo factores electroquímicos del sedimento. 
Las propiedades físicas fundamentales de los suelos cohesivos, que influyen en la resistencia de los mismos a 
la erosión son los siguientes: 
- peso específico; 
- porosidad (volumen de poros por unidad de volumen de suelo); 
- humedad (cantidad de agua contenida en los poros); 
Dimensión del sedimento ds (mm) 
T
en
si
ón
 d
e 
co
rt
e 
cr
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ca
 ττ ττ
c 
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lib
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 k
g/
m
2 
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- plasticidad (capacidad de variar la forma sin conformarse fisuras, conservando aquella luego de 
quitada la carga) y sus límites; 
- cohesión (existencia de fuerzas intermoleculares que interfieren la rotura del conjunto) 
- ángulo de fricción interna (o reposo); 
- hinchamiento (capacidad de disminuir la cohesión en el supuesto de saturarse el suelo hasta 
destruir la estructura); 
- heterogeneidad (existencia de capas intermedias finas de suelo, con otras cualidades, 
incrustaciones, etc.); 
- integridad (modificación de la estructura en su estado natural) 
 
N. Pouey en 1998 presentó el siguiente esquema de interrelación de factores físico-químicos de suelos 
cohesivos que tiene influencia sobre la resistencia a la erosión: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Factores Físico-Químicos intervinientes en suelos cohesivos 
 
Dunn en 1959 determinó esfuerzos de corte críticos para suelos cohesivos conformados desde arena a arcillas 
limosas tomadas de varios canales localizados en EEUU. En la Tabla 2 muestra valores hallados por Dunn 
en lo concerniente a esfuerzos de corte críticos y otros datos 
POROSIDAD Y 
HUMEDAD 
COHESION 
HINCHAMIENTO 
HETEROGENEIDAD 
ALTERACIÓN Y 
VARIACIÓN 
DIAMETRO DE LAS 
PARTICULAS 
PESO ESPECIFICO 
ESTRUCTURA QUÍMICA 
TEMPERATURA 
PH 
PLASTICIDAD Y 
ANGULO DE FRICCION 
DISPERSION 
TIEMPO 
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Media geométrica 
de la medida del 
grano d (mm) 
Porcentaje de 
limo y arcilla 
% 
Indice de 
Plasticidad 
IP 
Tensión de corte 
crítico 
ττττc (kg/m2) 
0.022 69.0 11.1 2.30 – 2.35 
0.072 35.0 0.0 0.86 – 1.58 
0.328 12.5 -- 0.27 - 0.30 
0.319 18.0 -- 0.27 – 0.40 
0.308 26.0 -- 0.53 – 0.58 
0.250 44.0 -- 0.67 – 0.72 
0.078 41.0 0.0 0.91 – 1.34 
0.081 31.0 0.0 0.53 – 0.72 
0.038 46.0 2.5 1.44 – 1.58 
0.016 78.0 8.8 1.44 – 2.16 
0.015 81.0 13.3 1.92 – 1.97 
0.026 56.0 3.5 0.91 – 1.54 
0.014 88.0 11.2 2.06 – 2.30 
0.014 95.0 15.6 2.30 – 2.35 
0.139 10.0 0.0 0.25 – 0.25 
0.173 5.0 0.0 0.21 – 0.25 
 
Tabla 2. Datos sobre Tensión de corte crítica en materiales de fondo de canales observados por Dunn (1959) 
 
Los datos de la Tabla 2 indican al menos cualitativamente el efecto sobre ττττc que ejerce el aumento de 
cantidades de limos y arcillas en un material mayormente arenoso. Comparando materiales de misma 
dimensión representativa entre los valores presentados en Figura 3 (suelos granulares) y los de la Tabla 2 
puede observarse tensiones de corte críticas desde 15 hasta 40 veces superiores en el caso de suelos 
cohesivos. 
 
Otras investigaciones como las de Smerdon y Beasley en 1961, mostraron variaciones de la tensión de corte 
crítica en función del Índice de Plasticidad (Figura 5) y en función del porcentaje de arcilla (Figura 6). En 
ambos casos se ha verificado el aumento de la tensión de corte crítica en la medida que aumenta el Índice de 
plasticidad como el porcentaje de arcillas. 
 
En el caso del índice de plasticidad y su relación con la tensión crítica de corte se ha verificado que las 
propiedades mecánicas de una arcilla pueden cambiar al variar los cationes contenidos en sus complejos de 
absorción, lo que se refleja especialmente en la plasticidad y resistencia del suelo. Si bien los resultados 
indican una tendencia de aumento de la tensión de corte crítica, existe una gran disparidad de valores 
respecto a la valoración de ese aumento. 
 
En el caso de contenido de arcillas se cree que el incremento de la resistencia a la erosión se debe a un 
aumento de la atracción electro química entre las partículas de arcilla, causada por óxidos de hierro disueltos. 
 
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Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de RosarioFigura 5. Tensión de corte crítica para varios suelos como función del Indice de Plasticidad 
Smerdon y Beasley (1961) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Tensión de corte crítica para varios suelos como función del porcentaje de arcilla 
Smerdon y Beasley (1961) 
 
 
1.4 METODOLOGIAS DE CÁLCULO 
 En los siguientes puntos se exponen diversas metodologías a seguir en el diseño de canales no 
erosionables. Las metodologías abarcan suelos cohesivos como no cohesivos y cubren un amplio abanico de 
las líneas de abordaje de la temática en cuestión. 
 
 
 
 
Tensión de corte crítica ττττc en libras/pie2 
P
or
ce
nt
aj
e 
de
 a
rc
ill
a 
T
en
si
ón
 d
e 
co
rt
e 
cr
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ca
 ττ ττ
c 
en
 li
br
as
/p
ie
2 
Indice de Plasticidad I p 
5 7 10 20 30 50 70 
 0.007 
 0.010 
 0.020 
 0.030 
 0.050 
 0.070 
0.006 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 
 70 
60 
50 
40 
30 
20 
10 
 0 
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2. EROSION GENERAL EN CAUCE 
 
2. 1 METODO DE LA VELOCIDAD PERMITIDA 
 
El método de la velocidad máxima permitida fue utilizado ampliamente en EEUU especialmente en 
la primer parte del siglo XX en tanto que el método de la fuerza tractiva ha sido usado originariamente en 
Europa y luego estudiado en EEUU. 
 
La velocidad máxima permitida es la mayor velocidad media que no causará erosión del cuerpo del 
canal. Esta velocidad es muy incierta y variable y se puede estimar solamente con experiencia y buen 
criterio. En general los canales viejos soportan mayores velocidades más altas que los nuevos, debido a que 
en el viejo el lecho está más estabilizado, particularmente con el depósito de material coloidal. La primer 
fórmula para esta velocidad sin depósito ni erosión para agua cargada de limo fue publicada en 1895 por 
Kennedy (Chow, 1982). Originada en un estudio de 22 canales de sistema de riego en el río Punjab, India, la 
expresión propuesta fue: 
V0 = 0.3048 C (3.28y)
x (2.1) 
donde V0 es la velocidad media sin depósito ni erosión (m/s), C depende de la firmeza del material del canal 
con valores de 0.56 para suelos extremadamente finos, 
0.84 para arena fina liviana, 
0.92 para arena gruesa liviana, 
1.01 para limos arenosos arcillosos y 
1.09 para limo grueso o restos de suelo duro 
x= 0.50 para agua clara. 
Para el diseño de canales transportando agua con sedimentos la fórmula de Kennedy quedo totalmente 
obsoleta en los años 60 y fue reemplazada por teoría mucho más elaboradas (teoría de régimen, función de 
arrastre de fondo y geometría del canal). 
 
En el año 1925, Fortier y Scobey (Chow, 1982) publicaron un cuadro de velocidades (Tabla 2.1) permitidas 
para canales bien estacionados de pequeñas pendientes y profundidades de flujo menores a 1.00 m. 
Conjuntamente con los valores de velocidades permitidas se presentaron también los coeficientes de 
resistencia de Manning ηηηη apropiados y los valores correspondientes a las fuerzas que actúan sobre el área del 
canal denominadas fuerzas tractivas ττττ0. 
 
Agua clara Agua con limo 
coloidal 
 
Material 
ηηηη 
V 
(m/s) 
ττττ0 
(kg/m2) 
V 
(m/s) 
ττττ0 
(kg/m2) 
Arena fina coloidal 0.020 0.46 0.13 0.76 0.36 
Arcilla arenosa no coloidal 0.020 0.53 0.18 0.76 0.36 
Arcilla limosa no coloidal 0.020 0.61 0.23 0.91 0.53 
Limo aluvial no coloidal 0.020 0.61 0.23 1.07 0.72 
Arcilla común firme 0.020 0.76 0.36 1.07 0.72 
Arcilla dura muy coloidal 0.025 1.15 1.25 1.52 2.21 
Arcilla esquistosa o capas duras 0.025 1.83 3.22 1.83 3.22 
Grava fina 0.020 0.76 0.36 1.52 1.54 
Grava gruesa 0.025 1.22 1.44 1.83 3.22 
 
Tabla 2.1.Máximas velocidades permitidas recomendadas por Fortier y Scobey y fuerzas tractivas unitarias 
convertidas por el United States Bureau of Reclamation (1926) 
 
La velocidades presentadas en la Tabla 2.1 corresponden a canales rectos. En canales ligeramente 
sinuosos deben reducirse los valores en un 5% , en canales moderadamente sinuosos un 13% y en canales 
muy sinuosos la reducción debe ser del 22%. 
Erosión Hídrica 11 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
 
En 1936 estudiosos rusos publicaron valores de velocidades máximas permitidas para canales 
excavados en suelos no cohesivos y cohesivos y correcciones de la velocidad en función de los tirantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1. Datos de EEUU y URSS sobre velocidades permitidas en suelos no cohesivos (Chow, 1959) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2. Velocidades permitidas para suelos cohesivos Figura 2.3. Curvas para corregir velocidades 
 publicados en URSS en 1936 (Chow, 1982) permitidas en lechos cohesivos y 
 no cohesivos (Chow, 1982) 
 
 
Ejemplo 1. Calcular el ancho de fondo y profundidad del flujo de un canal trapezoidal con una pendiente 
longitudinal de 0.0016, transportando un caudal de 12 m3/s. El canal será excavado en tierra conteniendo 
gravas gruesas no coloidales y guijarros. 
Solución. Para las condiciones de suelo dadas se adopta una velocidad máxima permitida de 1.37 m/s, 
η= 0.025 y pendiente lateral del canal H:V 2:1 (z=2) 
Utilizando la fórmula de Manning puede estimarse el radio hidráulico: V= 1/η Rh2/3 i0.5 
Rh= 0.79 m, el área por continuidad puede estimarse A = Q/V A= 8.76 m
2 y el perímetro mojado será 
Pm= A/Rh Pm= 11.09 m. 
A= (b + z y) y = (b + 2y) y = 8.76 m2 
P= b + 2 y (1+z2)= (b+2y) 50.5= 11.09 m 
Resolviendo ambas ecuaciones se pueden determinar b= 6.44 m y y= 1.03 m 
 
Erosión Hídrica 12 
 
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2.2 MÉTODO DE LA FUERZA TRACTIVA 
 
 Cuando el agua fluye por un canal se desarrolla una fuerza que actúa en la dirección del flujo sobre 
toda el área mojada del canal, esta fuerza es denominada fuerza tractiva. En flujo uniforme la fuerza tractiva 
es aparentemente igual a la componente efectiva de la fuerza de gravedad actuando sobre el cuerpo de agua, 
paralela al fondo del canal e igual a γγγγALS donde γγγγ es el peso específico del agua, A es el área mojada, L la 
longitud del tramo de canal y S la pendiente hidráulica. La fuerza tractiva por unidad de área mojada también 
llamada fuerza tractiva unitaria ττττ0 es entonces: 
 
ττττ0 = γγγγALS/ PL = γγγγ R S (2.2) 
 
donde R es el radio hidráulico y P el perímetro mojado. Si el canal es los suficientemente ancho (respecto al 
tirante) el radio hidráulico puede asemejarse al tirante por lo que la fuerza tractiva unitaria puede tomar la 
forma ττττ0 = γγγγ y S. 
 
 La fuerza tractiva no está uniformemente distribuida en el ancho del canal. Una distribución típica 
presentada por Ven Te Chow (1982) es: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Distribución de la fuerza tractiva en la sección de un canal trapezoidal (Cvhow, 1982) 
 
 
 Ven Te Chow (1982) presenta algunas relaciones de distribución de la máxima fuerza tractiva 
unitaria en términos de γγγγ y S de varias secciones trapezoidales y rectangulares con relaciones de ancho de 
fondo/tirante entre 0 y 10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5. Máxima fuerza tractiva unitaria (Chow, 1982) 
 
 
 
 
1 
1.5 
y 
4 y 
0.75 γγγγ y S 0.75 γγγγ y S 
0.97 γγγγ y S 
φφφφ 
Erosión Hídrica 13 
 
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2.2.1 RELACION DE LA FUERZA TRACTIVA 
 
 Sobre una partícula de suelo descansando sobre la pendiente lateral de la sección de un canal en el 
cual esta fluyendo agua, actúan dos fuerzas: la fuerza tractiva a ττττs (donde a es el área efectiva de la partícula 
y ττττs es la fuerza tractiva unitaria sobre el lado del canal) y la componentede la fuerza de gravedad γγγγs sen φφφφ 
(donde γγγγs es el peso sumergido de la partícula y φφφφ el ángulo de la pendiente lateral) la cual tiende a causar 
que la partícula ruede hacia abajo en dirección de la pendiente transversal. La resultante de estas dos fuerzas 
es : 
 
(γγγγs2 sen2 φφφφ + a2 ττττs2)0.50 (2.3) 
 
Nota: por cuestiones de no uniformidad de nomenclatura se aclara que γγγγs es equivalente a Ws utilizado en algunos 
gráficos 
 
Figura 2.6. Fuerzas actuando sobre una partícula (Chow, 1982) 
 
 Aplicando el principio de fricción en mecánica, se puede asumir que, cuando el movimiento está 
impedido, la resistencia al movimiento de la partícula es igual a la fuerza que tiende a causar el movimiento. 
La resistencia al movimiento de la partícula es igual a la fuerza normal γγγγs cos φφφφ multiplicada por el 
coeficiente de fricción tan θθθθ, donde θθθθ es el ángulo de reposo del material constitutivo del lecho. El 
equilibrio de fuerzas es: 
 
γγγγs cos φφφφ tan θθθθ =(γγγγs2 sen2 φφφφ + a2 ττττs2)0.50 (2.4) 
 
La fuerza tractiva unitaria ττττs para una superficie con pendiente será: 
 
 
 (2.5) 
 
 
 Un mismo análisis puede llevarse a cabo para determinar la fuerza tractiva a ττττs sobre una superficie 
sin pendiente transversal (φφφφ= 0): 
 
 (2.6) 
 
 Una relación importante para el diseño es la relación entre fuerzas tractivas K (Figura 2.7): 
 
 
 (2.7) 
θθθθ
φφφφ−−−−θθθθφφφφ
γγγγ
====ττττ
2
2
s
s
tan
tan
1tancos
a
θθθθ
γγγγ
====ττττ tan
a
s
L
θθθθ
φφφφ−−−−φφφφ====
ττττ
ττττ
====
2
2
L
s
sen
sen
1cosK
Erosión Hídrica 14 
 
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 Puede verse fácilmente que la relación entre fuerzas es solo función del ángulo de los taludes 
laterales y del ángulo de fricción interna del material. De acuerdo con investigaciones del U.S. Bureau of 
Reclamation (USBR)(Chow, 1982) se ha encontrado que en general el ángulo de reposo aumenta con el 
tamaño y la angularidad del material. El USBR publicó en 1952 valores del ángulo de fricción interna para 
materiales no cohesivos con diámetro superior a 0.20 pulgadas (5 mm) y en función de la forma del grano. El 
diámetro referenciado corresponde a d75 , en el cual una 25% de la muestra es más grande. 
 
Figura 2.7. Ángulos de reposo de material no cohesivo. USBR (Chow, 1982) 
 
 
2.2.2 FUERZA TRACTIVA PERMITIDA 
 
 La fuerza tractiva permitida es la máxima fuerza tractiva unitaria que no cuasará erosión del 
material que forma el lecho del canal en una superficie con pendiente transversal despreciable o nula. 
 
 La determinación de la fuerza tractiva permitida se basó originariamente en le tamaño de la 
partícula para material no cohesivo y sobre la compacidad o relación de vacíos en suelos cohesivos. En 1950 
el USBR recomendó valores de fuerza tractiva permitida. 
 Para materiales no cohesivos gruesos, con suficiente margen de seguridad el USBR recomendó 
valores de fuerza tractiva permitida en libras por pie cuadrado igual a 0.40 veces el diámetro en pulgadas de 
una partícula de la cual el 25% (en peso) del material es más grande (Figura 2.8). 
 Para material no cohesivo fino, el tamaño especificado es el tamaño medio (d50) y se proponen 
valores de fuerza tractiva en función de la cantidad de sedimentos en la mezcla (Figura 2.8). 
 Para materiales cohesivos se recomendaron valores de fuerza tractiva permitida en función de 
relación de huecos o vacíos, grado de compacidad y tipo de suelo (Figura 2.9). 
 
Nota: 1 libra = 450 gramos , 1 pulgada = 25.4 mm, 1 pie = 0.3048 m, 1 libra/pie2 = 4.8 kg/m2 
 
 
 
Erosión Hídrica 15 
 
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Figura 2.8. Fuerza tractiva unitaria permitida recomendadas por USBR para canales en material no cohesivos 
 (Chow, 1982) 
Figura 2.9. Fuerza tractiva unitaria permitida para canales en material cohesivo determinadas a partir de datos 
de velocidades permitidas presentadas por los soviéticos en 1936 (Chow, 1982) 
 
 
 
2.2.3 VALORES DE FUERZAS TRACTIVAS INFERIDAS DE CURSO DE AGUA REGIONAL 
 
 En un tramo del arroyo Ludueña dentro del distrito Rosario, en un tramo entre la presa de retención y 
el puente de la Ruta Nacional nº 9 (tramo Rosario-Funes), se han hecho estimaciones de fuerzas tractivas 
unitarias para lecho de limos cementados dando lugar a valores entre 3.0 a 4.0 kg/m2 (0.63 a 0.83 lb/pie2) 
(Baglietto y Riesco, 2001) 
 
 
 
 
Erosión Hídrica 16 
 
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d
6
15
dg
v2 ++++====
Ejemplo 2. Calcular el ancho de fondo y profundidad del flujo de un canal trapezoidal con una pendiente 
longitudinal de 0.0016, transportando un caudal de 12 m3/s. El canal será excavado en tierra conteniendo 
gravas gruesas no coloidales y guijarros con un diámetro representativo (25% retenido) de 1.25 pulgadas y 
coeficiente de Manning ηηηη= 0.025 
 
 El dimensionamiento debe abarcar dos aspectos: por un lado la capacidad de la sección debe 
permitir el paso del caudal de diseño y por otro las fuerzas tractivas en lateral y fondo del canal deben ser 
inferiores o iguales a las fuerzas tractivas permitidas. Además, para canales trapezoidales la fuerza tractiva 
unitaria máxima sobre los laterales en pendiente es generalmente menor que la del fondo (K<1 Figura 2.5) 
por lo que la fuerza lateral controla el análisis. Chow (1982) plantea dos pasos de dimensionamiento: (a) 
proporcionar las dimensiones de la sección para la máxima fuerza tractiva unitaria sobre los lados y (b) 
control de dimensiones para la máxima fuerza tractiva unitaria sobre el fondo. 
 
(a) Dimensiones de la sección. Asumiendo taludes laterales H:V 2:1, o z=2 y una relación de profundidades 
b/y=5, la máxima fuerza tractiva unitaria sobre los lados en pendiente es (de Figura 2.5) : 
0.775 γγγγ y S= 0.775 x 1000 x 0.0016 y= 1.24 y kg/m2. 
 
 Considerando un material muy redondeado de 1.25 pulgadas de diámetro, el ángulo de reposo es 
(Tabla 2.7) θθθθ= 33.5º y teniendo en cuenta que el talud lateral es H:V 2:1 lo que implica φφφφ= 26,5º, la 
relación entre las fuerzas tractivas será K= 0.587. 
 
 La fuerza tractiva permitida sobre el fondo es (Figura 2.8) : 
ττττL= 0.50 lb/pie2= 2.40 kg/m2 , por lo que la fuerza tractiva permitida sobre los lados es: 
ττττs= K ττττL= 0.587 x 0.50= 0.29 lb/pie2= 1.39 kg/m2. 
 
 Si se supone un estado de reposo la fuerza tractiva sobre los taludes debiera ser igual a la máxima 
permitida, por lo que 1.24 y = 1.39 kg/m2 � y = 1.12 m. 
 
 De acuerdo con la relación ancho/tirante propuesta = 5 , el ancho del canal será b= 5 x 1.12 m= 
5.60 m. Estas dimensiones conducen a un canal con un área mojada de : 
A= 8.78 m2, PM= 10.60 m y RH= 0.82 m, 
de acuerdo con la ecuación de Manning esta sección tiene una capacidad de conducción: 
 Q= 12.3 m3/s, valor aproximado al caudal de diseño. Un refinamiento del cálculo podría hacerse sobre la 
relación ancho/tirante. 
 
 
(b) Chequeo de máxima fuerza tractiva sobre el fondo. Con z=2 y la relación b/y=5, la máxima fuerza 
tractiva sobre el fondo es: 
 0.97 γγγγ y S= 0.97 x 1000 x 1.12 x 0.0016 = 1.73 kg/m2 < 2.40 kg/m2 ���� OK 
 
 
 
2.3. METODOS DE LAS VELOCIDADES ADMISIBLES EN CANAL ES PARA 
CONDICIONES DE NO EROSION 
 
2.3.1 FORMULACIONES SIMPLES 
Una estimación simple de la velocidad media del flujo v en una sección, asociada a un estado de 
despegue de una partícula aislada de fondo, puede calcularse aproximadamente a partir de la relación 
experimental de M. A. Velikanov y N. M. N. Bochkov (Kiseliev, 1972): 
 
 (2.8) 
 
Erosión Hídrica 17 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
0
01
c 75.1
d)(g2
d
H8.8
logv
γγγγ
γγγγ−−−−γγγγ




====
0
cp01
5
c 75.1
d)(g2
d
H8.8
logv
γγγγ
γγγγ−−−−γγγγ






====
k
cp d
R12
logdg3.1v ====






++++====
k
cp d
R10
log
3
2
1dg3.1v
25.0
125.005.0
cp
R5.7
Rd100
v
++++
====








−−−−==== cp
cp
25.0
cp d5.5d
R5.7
logd32v
donde v (m/s) es la velocidad media de la corriente, g (m/s2) aceleración de la gravedad, d (mm) diámetro del 
grano. 
 
La formulación anterior si bien es simple es sumamente limitada puesto que utiliza como único 
parámetro del suelo el diámetro. 
Una formulación más elaborada es la que propone V.N. Goncharov (Kiseliev, 1972), en la cual se 
define la velocidad de despegue vc (m/s) como la mínima velocidad media de la corriente capaz de mantener 
en forma continua el desprendimiento iniciado en granos aislados de suelo no cohesivo: 
 
 (2.9) 
para una composición homogénea de partículas sólidas y 
 
 (2.10) 
para una composición heterogénea de las partículas sólidas del lecho, 
donde H (m) es el tirante de la corriente; d5 (m) es el diámetro de los granos más grandes que componen el 5 
% en peso ; dcp (m) es el diámetro medio ponderado de la mezcla; γγγγ1 y γγγγ0 (t/m3) son los pesos específicos 
del grano y del agua. 
 En las normas rusas “TUIN para el proyecto de obras hidráulicas” MSES 108-59 (Kiseliev, 1972) se 
recomiendan las siguientes relaciones para el cálculo de las velocidades límites admisibles en función de las 
condición de erosión: 
a) Para suelos no cohesivos o para cauce cortado por dique de escollera de grava o por una capa protectora 
de arena-grava, para un tamaño medio de partículas del suelo o del revestimiento) dcp > 1.5 mm, la 
velocidad límite admisible en m/s se calcula según la fórmula de I.I. Levi para R/dk > 50: 
 
 (2.11) 
 
para 10 < R/dk < 50: 
 (2.12) 
 
donde dk (m) es el mayor diámetro de las partículas que componen el 90% de todas las partículas del suelo y 
R (m) el radio hidráulico. 
 Para suelo homogéneo con tamaño medio de partículas dcp < 0.25 mm, se recomienda la fórmula 
de V. S. Knoroz donde la velocidad límite admisible en cm/s se calcula mediante: 
 (2.13) 
 
para 0.25 mm < dcp < 1.50 mm: 
 
 (2.14) 
 
donde dcp y R deben expresarse en cm. 
 
b) Para suelos cohesivos el valor de la velocidad media admisible para 1.0 m ≤ R ≤ 2.0 m se da en la 
Tabla 1. Para valores de R > 2.0 m debe aumentarse la velocidad en (R/2)0.125- 
 
Erosión Hídrica 18 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
(((( ))))[[[[ ]]]]kC2d
n44.0
mg2
d
H8.8
logv HHD01
0
++++γγγγ−−−−γγγγ
γγγγ





====
(((( ))))[[[[ ]]]]kC2d
n44.0
mg2
25.1v H HD01
0
fon ++++γγγγ−−−−γγγγγγγγ
====
2
fon
maxfon
v
v
n 







====
d3.000005.0
d
1n
++++
++++====
Tipo de suelo v (m/s) 
Tierra arenosa floja 0.70 – 0.80 
Tierra arenosa compacta 1.00 
Tierra arcillosa (y loéssica) 0.70 – 0.80 
Tierra arcillosa media 1.00 
Tierra arcillosa compacta 1.10 – 1.20 
Arcilla blanda 0.70 
Arcilla normal 1.20 – 1.40 
Arcilla compacta 1.50 – 1.80 
Suelo limoso 0.50 
Tabla 2.2. Velocidades medias admisibles para suelos cohesivos(Kiseliev, 1972) 
 
 
2.3.2 FORMULACION DE TS. E. MIRTSJULAVA 
 Todas las fórmulas presentadas poseen en mayor o menor medida fuertes limitaciones vinculadas a 
la descripción de la erosión solamente por el tamaño de las partículas y la profundidad de la corriente, sin 
contemplar mecanismos y parámetros como: las pulsaciones de velocidad, las distintas formas y pesos 
específicos de los sedimentos, variación del régimen de turbulencia en la capa de fondo, influencia de 
fuerzas de cohesión al disminuir el tamaño de la partícula. TS. E. Mirtsjulava (Kiseliev, 1972) presentó 
fórmulas de cálculo para suelos no cohesivos y cohesivos que contemplan los factores no tenidos en cuenta 
por las formulaciones presentadas anteriormente. 
 
 Suelos no cohesivos 
 Para suelos no cohesivos homogéneos TS. E. Mirtsjulava propuso las siguientes formulaciones 
para las velocidades no erosionantes medias v y de fondo vfon en una sección: 
 
 
 (2.15) 
 
 
 (2.16) 
 
siendo m un coeficiente que caracteriza las condiciones del escurrimiento y se adopta según la Tabla 3; ; γγγγ1 
y γγγγ0 (t/m3) son los pesos específicos del grano y del agua; H (m) el tirante de la corriente; g (m/s2) 
aceleración de la gravedad; d (m) diámetro de la partícula; CHD H es la resistencia normal a la rotura por 
fatiga para suelo no cohesivo bajo carga dinámica, pudiéndose calcular como CHD H= 0.035 c; donde c (t/m
2) 
es la cohesión media del suelo; n es un coeficiente de sobrecarga que depende de la relación de velocidad 
pulsatoria instantánea máxima cerca del fondo con respecto a la velocidad promedio en el mismo punto 
(depende de la turbulencia): 
 
 (2.17) 
 
en forma aproximada n puede estimarse como : 
 (2.18) 
Erosión Hídrica 19 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
c
1k
σσσσαααα−−−−====
(((( ))))[[[[ ]]]]kC25.1d
n60.2
mg2
d
H8.8
logv Hy01
0
++++γγγγ−−−−γγγγ
γγγγ





====
(((( ))))[[[[ ]]]]kC25.1d
n60.2
mg2
25.1v Hy01
0
fon ++++γγγγ−−−−γγγγγγγγ
====
 
k es un coeficiente de homogeneidad que depende de la aparición de fuerzas de cohesión para suelos de 
grano fino, y se establece en base al tratamiento estadístico de los datos experimentales: 
 (2.19) 
 
donde σσσσ es el desvío estándar de la cohesión media del suelo c; αααα es un coeficiente que depende de la 
jerarquía del canal (Tabla 2.3) correspondiendo a 2.65 para categoría I, 2.50 a categoría II y 2.00 para 
categoría III. 
 
Funciones que cumplen Categoría 
Canales maestros principales I 
Canales de distribución compartidos II 
Canales de distribución privados III 
Tabla 2.3. Categorías de los canales (Kiseliev, 1972) 
 
 
Categoría del canal Características del cauce 
I II III 
Canales portadores de sedimentos en estado coloidal (mas de 0.10 kg/m3) 1.30 1.40 1.60 
Canales portadores de sedimentos de fondo erosionantes 0.75 0.80 0.85 
Canales con fondo cubierto de vegetación 1.10 1.15 1.20 
Canales con funcionamiento discontinuo: en regiones de clima seco 0.20 0.22 0.25 
Canales con funcionamiento discontinuo: en regiones de clima húmedo 0.60 0.70 0.80 
Sinuosidad del canal: canal recto 1.00 1.00 1.00 
Sinuosidad del canal: ligeramente sinuoso 0.90 0.95 0.95 
Sinuosidad del canal: sinuosidad media 0.75 0.85 0.90 
Sinuosidad del canal: sinuosidad pronunciada 0.60 0.65 0.70 
Tabla 2.4. Valores de m recomendados por Ts. E. Mirtsjulava(Kiseliev, 1972) 
 
 Suelos cohesivos 
 Ts. E. Mirtsjulava (Kiseliev, 1972) estableció para suelos cohesivos la siguiente formulación para 
la velocidad media para condiciones de no erosión: 
 
 (2.20) 
 
y para la velocidad cerca del fondo: 
 
 (2.21) 
 
donde CHy (t/m
2) es la resistencia normalizada a la rotura por fatiga para suelo cohesivo bajo carga dinámica 
y d (m) corresponde al diámetro del agrupamiento o “paquete” de partículas desprendidas, arrastradas y 
sedimentadas. De no encontrarse los lugares de sedimentación el diámetro deberá inferirse a partir de las 
formas de fondo (protuberancias, salientes, etc.) del material cohesivo. 
Erosión Hídrica 20 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
ie
i hD
PM
18.0c
ππππ
====
El coeficiente de homogeneidad k para suelos cohesivos, obtenido a partir del tratamiento estadístico delos 
resultados de ensayos con muestra de estructura intacta, resultan algo elevados si el canal ha sido abierto con 
explosivos o excavadoras, o si se construyó en suelos arcillosos fisurados. Los suelos arcillosos fisuradosdeben considerarse como suelos no cohesivos. 
 
2.3.3 VALORES DE DIAMETRO DEL CASCOTE EN SUELOS COHESIVOS DETERMINADOS 
EN LA REGION PARA FORMULACION DE TS. E. MIRTSJULAVA 
Estudios realizados en Arroyo Saladillo en la zona de Rosario establecieron como diámetro 
representativo del material erosionado del cauce del arroyo valores entre 0.15-0.20 m (Pouey, 1998). En 
tanto que estudios realizados en el Arroyo Ludueña en un tramo entre la presa de retención de crecidas y el 
puente de la Ruta Nacional Nº 9 establecieron valores de 0.10 m. 
 
Ejemplo 3. Determinar las velocidades admisibles (no erosionantes) con los siguientes datos iniciales: 
tirante de la corriente H= 1.00 m, corriente sin transporte de coloidales ni de fondo, canal de funcionamiento 
permanente de categoría II, peso específico del material de las partículas de suelo γγγγ1 = 2.65 t/m3 y un 
diámetro medio de esferas de volumen equivalente a la de los agregados desprendidos d= 4 mm (0.004 m). 
Las muestras con estructura intacta se tomaron a lo largo del canal y el límite de plasticidad se presenta para 
una humedad de ωωωω= 15% y un coeficiente de porosidad de 0.68 (68%). La cohesión del suelo se determinó 
por el método de penetración de una esfera (diámetro de la esfera 1.20 cm) bajo una carga de P= 1.20 kg. El 
ángulo de fricción interna fue de ϕϕϕϕ= 20º y la cohesión se calcula para cada profundidad de penetración 
mediante: 
 (2.22) 
 
donde ci (kg/cm
2) es la cohesión asociada a una profundidad de penetración hi (cm); M es un coeficiente de 
reducción de la cohesión que tiene en cuenta el rozamiento (Tabla 2.5) ; P (kg) es la carga sobre la estampa 
esférica; De (cm) es el diámetro de la estampa. 
 
Angulo de friccion interna ϕϕϕϕ 0 10 20 30 
M 1.000 0.615 0.285 0.122 
Tabla 2.5. Coeficiente M de reducción de la cohesión por influencia del rozamiento (Kiseliev, 1972) 
 
 Los valores de cohesión estimados a partir de la ec. (2.22) considerando profundidades de 
penetración de la esfera de 0.099 cm; 0.123 cm y 0.137 cm son : 
c1= 0.18 x 0.285 x 1.2 kg / (3.1416 x 1.20 cm x 0.099 cm) = 0.165 kg/cm
2 = 1.7 t/m2 
c2= 0.18 x 0.285 x 1.2 kg / (3.1416 x 1.20 cm x 0.120 cm) = 0.136 kg/cm
2 = 1.4 t/m2 
c2= 0.18 x 0.285 x 1.2 kg / (3.1416 x 1.20 cm x 0.137 cm) = 0.119 kg/cm
2 = 1.2 t/m2 
se estimaron 30 valores de cohesión con lo que se obtuvieron los siguientes parámetros estadísticos : 
 Valor medio c= 0.15 kg/cm2 = 1.5 t/m2 
 Desvío estandar σσσσ= 0.0283 kg/cm2 = 0.283 t/m2 
 
 El coeficiente de homogeneidad k se calcula a partir de la ec. (2.19) y considerando un canal de 
categoría II, con lo cual αααα= 2.5 
k= 1- 2.5 x 0.283 / 1.5= 0.53 
 
Erosión Hídrica 21 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
(((( )))) s/m94.053.0
m
t
053.025.1m004.0
m
t
00.165.2
4
m
t
00.160.2
1
s
m
8.92
m004.0
m00.18.8
logv
23
3
====




 ++++−−−−




====
(((( )))) s/m35.053.0
m
t
053.025.1m004.0
m
t
00.165.2
4
m
t
00.160.2
1
s
m
8.92
25.1v
23
3
fon ====




 ++++−−−−====
 La resistencia normal a la rotura por fatiga es: 
CHy= 0.035 x 1.5 t/m
2= 0.053 t/m2 
 
 El valor del coeficiente m para una categoría II y sin transporte de coloidales y de fondo es m= 1. 
 
 El coeficiente n que contempla la turbulencia puede calcularse por la ec. (2.18), y considerando que 
no existen causas que provoquen un incremento en la turbulencia puede fijarse un valor de n = 4. 
 
 Con las variables calculadas, las velocidades máximas admisibles cerca del fondo y media se calculan 
a partir de las ecs. (2.20) y (2.21). 
 La velocidad media para condiciones de no erosión es: 
 
 
 
 
 
y la velocidad cerca del fondo: 
 
 
 
 
 Cuando se desconocen valores de la cohesión c y del ángulo de fricción interna ϕϕϕϕ, para efectuar 
cálculos previos de velocidades no erosionantes en canales se puede utilizar la siguiente tabla: 
 
ϕϕϕϕ (º) y c (kg/cm2) 
0.41 – 0.50 0.51 – 0.60 0.61 – 0.70 0.71 – 0.80 0.81 – 0.95 0.96 – 1.10 
Humedad 
en el 
límite de 
plasticidad 
% 
 
In-
dice Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
Nor- 
mati- 
vos 
De 
cálcu- 
lo 
> 9.4 C 
ϕϕϕϕ 
0.10 
30 
0.20 
28 
0.07 
28 
0.01 
26 
0.05 
27 
0.01 
25 
 
9.5 – 12.4 C 
ϕϕϕϕ 
0.12 
25 
0.03 
23 
0.08 
24 
0.01 
22 
0.06 
23 
0.01 
21 
 
12.5 – 15.4 C 
ϕϕϕϕ 
0.42 
24 
0.14 
22 
0.21 
23 
0.07 
21 
0.14 
22 
0.04 
20 
0.07 
21 
0.02 
19 
 
15.5 – 18.4 C 
ϕϕϕϕ 
 0.50 
22 
0.19 
20 
0.25 
21 
0.11 
19 
0.19 
20 
0.08 
18 
0.11 
19 
0.04 
17 
0.08 
18 
0.02 
16 
18.5 – 22.4 C 
ϕϕϕϕ 
 0.68 
20 
0.28 
18 
0.34 
19 
0.19 
17 
0.26 
18 
0.10 
16 
0.19 
17 
0.06 
15 
22.5 – 26.4 C 
ϕϕϕϕ 
 0.82 
18 
0.36 
16 
0.41 
17 
0.25 
15 
0.35 
16 
0.12 
14 
26.5 – 30.4 C 
ϕϕϕϕ 
 0.94 
16 
0.40 
14 
0.47 
15 
0.22 
13 
Tabla 2.6. Valores de cohesión y ángulo de fricción interna para cálculos previos de velocidades no erosivas
 (Kiseliev, 1972) 
 
 
 
Erosión Hídrica 22 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
x
s
18.1
de H60.0V ββββγγγγ====
Observaciones: 
1. Se toma como característica normativa para un suelo dado el valor medio obtenido de los datos de no 
menos de 25 ensayos. La característica de cálculo es el producto de la característica normativa por el 
coeficiente de homogeneidad k. 
2. Se denomina coeficiente de porosidad del suelo a la relación del volumen de poros con respecto al 
volumen sólido de las partículas del suelo. 
 
 
 
2.4 SOCAVACION GENERAL EN UN CAUCE. CRITERIO DE L. L. Lischtvan-
Lebediev 
El método de Lischtvan-Lebediev (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1978; Orsolini, 1996) se basa 
en determinar una velocidad media máxima característica del tipo de suelo por encima de la cual se 
produciría el desprendimiento y transporte de material del lecho. 
Para aplicar el método debe distinguirse si el cauce es definido o indefinido, si el material de fondo 
es granular o cohesivo y si la distribución granulométrica de los materiales de fondo es homogénea o 
heterogénea. 
 
2.4.1 SOCAVACION GENERAL EN CAUCES DEFINIDOS 
El método se basa en que al presentarse una crecida, aumenta la velocidad en el cauce y desde luego 
aumenta la capacidad de arrastre de sólidos, comenzando la degradación del fondo. Al aumentar el caudal 
aumenta la socavación, incrementándose el área hidráulica y la velocidad del flujo, hasta llegar a un punto de 
equilibrio en donde la socavación es máxima para un determinado caudal máximo. Al reducirse los caudales, 
se reduce la velocidad media del flujo (que llamaremos V r: velocidad real) y por lo tanto la capacidad de 
arrastre de sólidos iniciándose la etapa de deposición. 
La condición para que haya arrastre de partículas en un lugar del fondo es que la velocidad real V r 
sea mayor que la velocidad media requerida (que llamaremos Ve: velocidad erosiva) para producir el arrastre 
de tales partículas. En suelos granulares la velocidad erosiva Ve no es la que inicia el movimiento, sino la 
que mantiene en movimiento generalizado el material del fondo. En suelos cohesivos es aquella velocidad 
capaz de iniciar el movimiento y poner en suspensión las partículas. La erosión cesa cuando V r = Ve . 
La V r = f(parámetros hidráulicos) y la Ve = f(parámetros del material de fondo y del tirante de flujo). 
Tanto en cauces definidos como indefinidos es conveniente distinguir si la rugosidad es uniforme, o 
no es la misma en toda la sección transversal del cauce. 
 
2.4.1.1 Socavación general en cauces definidos con rugosidad uniforme 
En suelos cohesivos 
En esta teoría, la magnitud dela erosión, en suelos limosos plásticos y arcillosos depende sobre todo 
del peso volumétrico del suelo seco γγγγd . En este caso, la velocidad erosiva Ve (m/s) (Juárez Badillo y Rico 
Rodríguez, 1978) esta dada por: 
 (2.23) 
donde γγγγd (t/m3) es el peso volumétrico del material seco que se encuentra a la profundidad Hs; 
ββββ: es un coeficiente que depende del período de retorno de la crecida (ver Tabla 2.7); Hs (m) es el tirante de 
agua considerado, a cuya profundidad se desea conocer que valor de Ve se requiere para arrastrar y levantar 
el material; x es un exponente variable función de γγγγd (ver Tabla 2.8) 
 
Análisis : 
Hipótesis: el caudal en cada franja permanece constante, mientras dura el proceso erosivo. 
El caudal que pasa por la sección inicial de ancho ∆∆∆∆B (Figura 2.10) puede calcularse por la ecuación de 
Manning como: 
Erosión Hídrica 23 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
e
3/5
m
2/1
d BHS
1
Q
ηηηη
====
BSH
1
BHSH
1
Q 2/13/500
2/1
0
3/2
0B ∆∆∆∆ηηηη
====∆∆∆∆
ηηηη
====∆∆∆∆
BHVBSH
1
sr
2/13/5
0 ∆∆∆∆====∆∆∆∆ηηηη
s
3/5
02/1
r H
H
S
1
V
ηηηη
====
 
 
 (2.24) 
 
donde Q∆∆∆∆B (m
3/s) es el caudal pasante por la franja de ancho ∆∆∆∆B (m); ηηηη es el coeficiente de resistencia de 
Manning; S es la pendiente hidráulica; H0 (m) profundidad antes de la erosión 
 
En la franja en estudio al incrementarse H0 y alcanzar un valor equivalente Hs , la velocidad disminuye a un 
valor V r , de modo que : 
Q∆∆∆∆B = Vr Hs ∆∆∆∆B (2.25) 
 
igualando ecs. (2.24) y (2.25) obtenemos: 
 
 (2.26) 
 
 
y por lo tanto la velocidad real puede ser escrita: 
 
 (2.27) 
 
 
la erosión se detiene cuando la velocidad real V r capaz de producir el arrastre de material sólido, iguala la 
velocidad erosiva Ve que se requiere para degradar el fondo del cauce . Luego : 
 
 Vr = Ve es la condición de equilibrio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.10. Análisis de socavación en sección transversal 
 
 
 
 La relación 1/ηηηη S1/2 puede ser estimada a partir del planteo de la ecuación de Manning en toda 
la sección: 
 
 (2.28) 
 
 
donde Qd (m
3/s) es el caudal de diseño; Hm (m) es el tirante medio en la sección calculado a partir de Ae/Be 
; Be es el ancho efectivo de la sección transversal mojada (se debe descontar al ancho total la proyección del 
ancho de las pilas); Ae es la sección efectiva de escurrimiento. 
 
 Cuando la sección en estudio se compone de un puente, se originan vórtices en las adyacencias 
de las pilas y estribos. Aquí la propuesta es afectar el Qd con un coeficiente de contracción µµµµ: f(longitud 
libre entre pilas y velocidad real en la sección) (ver Tabla 2.9). 
 
 
H0 Hs 
B 
∆∆∆∆B 
Pi 
Erosión Hídrica 24 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2.7. Coeficiente ββββ (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1978) 
 
 
Suelos Cohesivos Suelos No Cohesivos 
γγγγd 
(t/m3) 
x 1/(1+x) γγγγd 
(t/m3) 
x 1/(1+x) 
d 
(mm) x 1/(1+x) 
d 
(mm) x 1/(1+x) 
0.80 0.52 0.66 1.20 0.39 0.72 0.05 0.43 0.70 40.00 0.30 0.77 
0.83 0.51 0.66 1.24 0.38 0.72 0.10 0.42 0.70 60.00 0.29 0.78 
0.86 0.50 0.67 1.28 0.37 0.73 0.50 0.41 0.71 90.00 0.28 0.78 
0.88 0.49 0.67 1.34 0.36 0.74 1.00 0.40 0.71 140.00 0.27 0.79 
0.90 0.48 0.67 1.40 0.35 0.74 1.50 0.39 0.72 190.00 0.26 0.79 
0.93 0.47 0.68 1.46 0.34 0.75 2.50 0.38 0.72 250.00 0.25 0.80 
0.96 0.46 0.68 1.52 0.33 0.75 4.00 0.37 0.73 310.00 0.24 0.81 
0.98 0.45 0.69 1.58 0.32 0.76 6.00 0.36 0.74 370.00 0.23 0.81 
1.00 0.44 0.69 1.64 0.31 0.76 8.00 0.35 0.74 450.00 0.22 0.83 
1.04 0.43 0.70 1.71 0.30 0.77 10.00 0.34 0.75 570.00 0.21 0.83 
1.08 0.42 0.70 1.80 0.29 0.78 15.00 0.33 0.75 750.00 0.20 0.83 
1.12 0.41 0.71 1.89 0.28 0.78 20.00 0.32 0.76 1000.00 0.19 0.84 
1.16 0.40 0.71 2.00 0.27 0.79 25.00 0.31 0.76 
 
Tabla 2.8. Valores de x y 1/(1+x) para suelos cohesivos y no cohesivos (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 
1978) 
 
Longitud libre entre dos pilas (m) Velocidad 
en la sección 
(m/s) 
10 13 16 18 21 25 30 42 52 63 106 124 200 
Menor de 1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 
1.00 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 
1.50 0.94 0.96 0.97 0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 
2.00 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 
2.50 0.90 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 
3.00 0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 
3.50 0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 
4.00 o mayor 0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 
 
Tabla 2.9. Coeficiente de contracción µµµµ (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1978) 
 
En suelos suelos granulares 
 La velocidad erosiva (m/s) está dada por: 
Ve = 0.68 ββββ dm0.28 Hsx (2.29) 
donde dm (mm) es el diámetro medio de los granos de fondo definido como 
dm = 0.01 ∑∑∑∑ di pi (2.30) 
donde di (mm) es el diámetro medio de una fracción en la curva granulométrica de la muestra y pi (%) es el 
peso de la fracción con respecto al peso total de la muestra; 
ββββ: es un coeficiente que depende del período de retorno de la crecida (ver Tabla 2.7); Hs (m) es el tirante de 
agua; y x es un exponente que depende del dm . 
Probabilidad anual (en %) 
De que se presente el Q de diseño 0.1 0.2 0.3 1 2 5 10 20 50 100 
Coeficiente β 1.07 1.05 1.03 1.00 0.97 0.94 0.90 0.86 0.82 0.77 
Erosión Hídrica 25 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
s
3/5
02/1x
s
18.1
d H
H
S
1
H60.0
ηηηη
====ββββγγγγ
x1
1
18.1
d
3/5
0
2/1
s
60.0
HS
1
H
++++












ββββγγγγ
ηηηη====
s
3/5
02/1x
s
28.0
m H
H
S
1
Hd68.0
ηηηη
====ββββ
x1
1
28.0
m
3/5
0
2/1
s
d68.0
HS
1
H
++++












ββββ
ηηηη====
2.4.1.2 Profundidad de Socavación en suelos homogéneos 
 En Suelos Cohesivos 
 Aplicando la condición de equilibrio Vr = Ve ecs. (2.27 y 2.23) se obtiene: 
 
 
despejando Hs se obtiene: 
 
 
 (2.31) 
 
 
una vez estimada la profundidad final Hs se le resta el tirante inicial H0 con lo que obtenemos la socavación 
esperada: (Hs - H0) 
 
 En Suelos Granulares 
 Aplicando la condición de equilibrio Vr = Ve (ecs. 2.27 y 2.29) se obtiene: 
 
 
 
despejando Hs se obtiene: 
 
 
 (2.32) 
 
 
al igual que en el caso anterior a partir de Hs se puede deducir la profundidad de socavación esperada. 
 
2.4.1.3 Profundidad de Socavación en suelos heterogéneos 
 Se entienden como suelos heterogéneos a aquellos integrados por estratos de diferentes 
características. Cualquiera sea la estratificación que se tenga, la profundidad de equilibrio se puede encontrar 
en base a tanteos. 
 Elegido a un punto Pi para el que se desea estimar la socavación esperada, y conocida la estratigrafía 
bajo la sección se procede a aplicar las ecuaciones (2.31) y (2.32) por estratos, según sea el material cohesivo 
o granular respectivamente. El proceso de tanteos se desarrolla hasta que la profundidad Hs cae dentro del 
estrato cuyas características se han considerado. 
 
 
2.4.2 SOCAVACION GENERAL EN CAUCES INDEFINIDOS 
 En los casos de cursos de agua formados por varios cursos pequeños, que se entrecruzan y cambian 
de traza con relativa facilidad, se observan efectos más reducidos. Para ser considerados indefinidos deben 
cumplirse por definición las siguientes condiciones: 
Erosión Hídrica 26 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
donde Qp es el caudal del cauce principal; Qa es el caudal de los demás cauces; B0 es el ancho del cauce 
principal y Br el ancho total durante crecidas. 
 La socavación en estetipo de cauces, puede evaluarse a partir de la equiparación de la velocidad real 
V r (ec. (2.27)) con una velocidad denominada no erosiva Vc , que depende de la naturaleza del material de 
fondo y el tirante de escurrimiento: 
Vc = Vc1 Hs
0.20 (2.33) 
donde Vc (m(s) es la velocidad no erosiva para el tirante no erosivo Hs (m); Vc1 es la velocidad no erosiva 
correspondiente a un tirante de 1.0 m. 
Mediante la igualación de la velocidad real V r y la velocidad no erosiva Vc puede estimarse la erosión tanto 
para suelos cohesivos como para granulares. Los valores sugeridos por los autores para la velocidad no 
erosiva para un tirante de 1.00 m se presentan en las Tablas 2.10 y 2.11. 
 
Tipo se suelo 1.20 t/m3 ≤ γd ≤ 1.66 t/m3 1.66 t/m3 ≤ γd ≤ 2.04 t/m3 2.04 t/m3 ≤ γd ≤ 2.14 t/m3 
Arcillas francas 0.85 1.20 1.70 
Suelos arcillosos y limos plásticos 0.80 1.20 1.70 
Arcillas margosas 0.70 1.00 1.30 
 
Tabla 2.10. Valores de la velocidad no erosiva Vc1 (m/s) para un tirante H = 1.0 m para suelos cohesivos 
 (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1978) 
 
 
Tipo de suelo dm (mm) Vc1 (m/s) 
Limos no plásticos 0.005 – 0.05 0.20 – 0.30 
Arena fina 0.05 – 0.25 0.30 – 0.45 
Arena media 0.25 – 1.0 0.45 – 0.60 
Arena gruesa 1.0 – 5.0 0.60 – 0.85 
Grava fina y media 5.0 – 25.0 0.85 – 1.45 
Grava gruesa 25.0 75.0 1.45 – 2.40 
Fragmentos pequeños 75.0 – 200.0 2.40 – 3.80 
Fragmentos medianos 200.0 – 400.0 3.80 – 4.75 
Tabla 2.11.Valores de la velocidad no erosiva Vc1 (m/s) para un tirante H = 1.0 m para suelos no cohesivos 
 (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1978) 
 
 
2.4.3 COMENTARIOS A LA TEORIA DE LISCHTVAN-LEBEDIEV 
La teoría aquí presentada requiere para su aplicación, información factible de obtener: 
• El caudal de diseño Qd que puede ser obtenido a partir de estudios hidrológicos. 
• El perfil de la sección a partir de estudios topográficos y batimétricos. 
• Parámetros del suelo γγγγd o dm y su distribución en el subsuelo. Requiere la ejecución de 
perforaciones, extracción de muestras y ensayos de laboratorio. 
 
80.0
B
B
y25.0
Q
Q
r
0
a
p ====≤≤≤≤
Erosión Hídrica 27 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
x
s
18.1
de H90.0V ββββγγγγ====
 La hipótesis fundamental es que el caudal permanece constante en la franja analizada de la sección 
en estudio durante todo el proceso erosivo. Si en el fondo del cauce existiese una zona más resistente a la 
erosión que otras puede suceder que: 
• En los sectores menos resistentes la degradación del fondo será más rápida y como consecuencia el 
caudal será mayor en esos sectores más débiles y menor en los más resistentes. 
• Las profundidades de erosión serán mayores a las calculadas en los sectores menos resistentes y 
viceversa en los más débiles. 
 La teoría no considera el tiempo necesario para completar el proceso erosivo. 
 No es posible precisar la exactitud de todas las fórmulas, dado que no han sido controladas 
totalmente en procesos erosivos en cursos de la región. 
 
2.4.4 VALORES DE COEFICIENTES DE METODOLOGÍA DE LIS CHTVAN-LEBEDIEV EN 
CURSO DE LA REGION 
 Estudios sobre el arroyo Ludueña (Baglietto y Riesco, 2001), en un tramo dentro del distrito Rosario 
entre la presa de retención de crecidas y el puente de la RN 9, indican que para un lecho constituido por 
limos cementados la velocidad erosiva Ve (m/s) tiene un valor mínimo que modifica el coeficiente numérico 
0.60 de la ec. (2.23) por un valor de 0.90 , resultando la ecuación modificada: 
 (2.24) 
 
de todos modos la formulación es demasiado limitada puesto que caracteriza a los suelos con un solo 
parámetro, el peso específico seco o el diámetro, siendo que de la observación del mecanismo físico-químico 
surgen otras variables que las considerados por la teoría, que influyen en magnitud semejante. 
 
 
 
2.5 EROSION DE UN CAUCE MEDIANTE METODOLOGIA DE ROSSIN SKY 
 
 El método esta basado en la determinación de un determinada profundidad final de erosión 
esperable para una determinada sección de un cauce con un material determinado y para un caudal dado 
pasante por la sección (Rossinsky y Kuz'min,1950). Dicha formulación lleva implícito el concepto de 
velocidad admisible de erosión como factor determinante en el pronóstico de erosiones. 
 
La experiencia demuestra que el valor de la velocidad media no erosiva del flujo vH aumenta con la 
profundidad. Según N. V. Goncharov (Rossinsky y Kuz'min,1950) la relación entre dos velocidades medias 
no erosivas asociada a sus correspondientes tirantes puede explicitarse como : 
 
 (2.25) 
 
 
donde vH (m/s) es la velocidad media no erosiva para un tirante H (m) y vh es la velocidad media no 
erosiva asociada a un tirante h (m). Por otro lado para un flujo abierto y régimen normal de velocidades, la 
mayor profundidad de flujo satisface la ecuación: 
 
 (2.26) 
 
 
donde q (m3/s) es el caudal específico y k un coeficiente que considera las condiciones de erosión y que 
depende de la existencia o no de obras de protección. Si h= 1.00 m, combinando las ecuaciones (2.25) y 
(2.26) puede explicitarse el tirante máximo no erosivo H como : 
 
 (2.27) 
20.0
h
H
h
H
v
v





====
Hv
q
kH ====
8333.0
m1
p v
q
kH 





====
Erosión Hídrica 28 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
donde kp=k
0.8333 y puede establecerse según la Tabla 2.12; v1m (m/s) es la velocidad media no erosiva para 
un tirante de 1.00 m 
 
Características del flujo kp 
Velocidades distribuidas normalmente según la profundidad de 
flujo (por ej. condiciones naturales de cauce, nivel superior de 
presas, etc.) 
 
1.00 
Velocidades pulsantes significativas sobre obras de protección 
(por ej. resalto, remolinos, vórtice) 
1.05 
Velocidades pulsantes significativas sin obras de protección 1.70 
 
Tabla 2.12. Coeficiente kp de condiciones de erosión 
 
 La profundidad de la erosión depende del tipo de suelo del cual está formado el fondo del río. 
Manifiesta influencia sustancial sobre la profundidad de erosión, la heterogeneidad del suelo. 
 Un contenido relativamente no grande de partículas gruesas en un suelo deslizante fino, puede 
delimitar la erosión, como consecuencia de la conformación de una capa natural, que impide su evolución 
hasta la profundidad que hubiera alcanzado ante la ausencia de suelos con grandes incrustaciones. Por esto, 
para suelo no homogéneo, el cálculo se lleva a cabo no para un solo valor de velocidad no erosiva de la 
corriente, sino para varios. El cálculo para un caso tal, se ejecuta por capas que tienen distintos valores de 
v1m . 
 En principio, en el cálculo se adopta la magnitud v1m que corresponde a la capa superior. Si el 
resultado de los cálculos demuestra que la capa superior se erosiona completamente, entonces se continúa 
con la capa siguiente y así sucesivamente, hasta que se obtenga la solución, es decir, la cota obtenida del 
fondo erosionado resultara comprendida dentro de los límites de la capa o bien no alcanzara su parte superior 
(en el último caso, la erosión se detendrá sobre la parte superior de la capa dada). 
 En el caso de inclusión dentro de un suelo relativamente fino no cohesivo, de una cantidad no muy 
grande de material grueso, capacitado de conformar la capa natural del fondo, cuando acontece el lavado de 
fracciones finas, el cálculo se lleva a cabo considerando la ec. (2.27) con la correspondiente corrección: 
 
 (2.28) 
 
 
donde ∆∆∆∆ (m) es el espesor de la capa natural; ηηηη es el contenido relativo de las inclusiones gruesas en el 
volumen. 
 El valor de v1m en este caso se adopta como velocidad no erosiva la correspondiente a las partículas 
de dimensión mínima del material que compone la capa. Existiendo análisis mecánicos suficientemente 
detallados del suelo, el cálculo se llevaa cabo para varios tamaños de granos. 
 Cuando mayor es el tamaño de la fracción o partícula que se adopta para el cálculo, tanto mayor es 
la magnitud v1m y menor es el primer término del segundo miembro de la ec. (2.28). Pero conjuntamente con 
el aumento del tamaño de cálculo de las partículas, disminuye la magnitud del contenido de partículas más 
gruesas, es decir aumenta el segundo término del segundo miembro (∆∆∆∆/ηηηη). 
 Por ello, es difícil estimar de antemano que tamaño del material conforma la capa, en consideración 
de los resultados obtenidos para distintos valores de v1m. Es de práctica habitual adoptar el menor valor de las 
profundidades de erosión obtenidas. 
 Las normas de velocidades no erosivas se dan para el caso en que el fondo esté cubierto 
completamente del mismo tamaño de partículas. Para partículas aisladas, con las cuales se conforma 
lentamente la capa, las velocidades no deslizantes deben ser inferiores a las mencionadas en las normas. Es 
necesario tener en cuenta que el desplazamiento de partículas de una dimensión determinada, que yacen 
sobre un material de menor tamaño, es más fácil que entre las mismas partículas. 
ηηηη
∆∆∆∆++++





====
8333.0
m1
p v
q
kH
Erosión Hídrica 29 
 
Departamento de Hidráulica. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. Universidad Nacional de Rosario 
 La magnitud ∆∆∆∆ se escoge en dependencia de la firmeza del material grueso sobre la superficie del 
fondo, en función de los datos detallados que se tengan de prospecciones, ensayos, etc. El espesor de cálculo 
de la capa en estudio debe ser igual a varios diámetros de partículas que conforman la capa. Para material 
gravo-guijarroso, se obtienen resultados suficientemente seguros, si la capa se adopta de un espesor de 10 a 
20 cm. 
 En la Tabla 2.13 se presentan valores de velocidades no erosivas para suelos no cohesivos, para 
profundidad del flujo reducida a 1.00 m, según el Manual de Normas Hidrotécnicas de Moscú (Rossinsky y 
Kuz'min,1950). 
 En la Tabla 2.14 se exponen las magnitudes halladas por el Laboratorio de Hidráulica de 
Leningrado (Rossinsky y Kuz'min,1950) para las velocidades no erosivas para un tirante de 1.00 m para 
materiales rocosos y suelos cohesivos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2.13. Valores de velocidades no erosivas para suelos no cohesivos h= 1.00 m (Normas Hidrotécnicas 
de Moscú) (Rossinsky y Kuz'min,1950) 
 
 
Tipo de suelo Velocidades no erosivas h= 1.00 m 
(m/s) 
Limos poco compactados 0.35 
Limos compactos 0.70 
Limos medianamente compactos 1.05 
Arcillas poco compactadas 0.40 
Arcillas medianamente compactadas 0.85 
Arcillas compactadas 1.20 
Alebrolita chica 0.50 
Alebrolita media 1.00 
Alebrolita grande 1.50 
Caliza grande en estratos 3.50 
Caliza grande sin estratos 5.00 
Suelo arenoso calizo 3.50 
Suelo arenoso dolomítico 5.00 
Granito 15.00 
 
Tabla 2.14. Valores de velocidades no erosivas para suelos cohesivos h= 1.00 m (Laboratorio de Hidráulica 
de Leningrado) (Rossinsky y Kuz'min,1950) 
Tipo de suelo Dimensión de las partículas 
(mm) 
Velocidades no erosivas h= 1.00 m 
(m/s) 
Arena fina 0.03 - 0.25 0.30 - 0.45 
Arena media 0.25 - 1.00 0.45 - 0.60 
Arena gruesa 1.00 - 2.50 0.60 - 0.75 
Grava fina 2.50 - 5.00 0.75 - 0.85 
Grava media 5.00 - 10.0 0.85 - 1.05 
Grava gruesa 10.0 - 15.0 1.05 - 1.20 
Guijarro fino 15.0 - 25.0 1.20 - 1.45 
Guijarro medio 25.0 - 40.0 1.45 - 1.85 
Guijarro grueso 40.0 - 75.0 1.85 - 2.40 
Roca fina 75.0 - 100.0 2.40 - 2.80 
Roca media 100.0 - 150.0 2.80 - 3.35 
Roca gruesa 150.0 - 200.0 3.35 - 3.80 
Erosión Hídrica 30 
 
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2.4.1 VELOCIDADES NO EROSIVAS PARA h = 1.00 m INFERIDAS EN CAUCES DE LA 
REGIÓN 
 En la región de Rosario en los arroyos Saladillo y Ludueña la velocidad media no erosiva para h= 
1.00 m, inferida a través de observaciones en campaña de procesos erosivos y sedimentaciones, en suelos 
limosos cementados y limo-arcillosos cementados ha sido cunatificada en un rango de 1.40-1.80 en el 
Arroyo Ludueña (Baglietto y Riesco, 2001) y 2.0-2.20 m/s en el Arroyo Saladillo (Pouey, 1998). 
 
 
 
2.5 METODO DE MAZA 
 
 Esta metodología, al igual que la de Lischtvan-Lebediev (Punto 2.3), se basa en la obtención de la 
condición de equilibrio entre la velocidad media del flujo y la velocidad media máxima necesaria para no 
erosionar el material del fondo V r = Ve 
 
Considerado un caudal Qd la velocidad media del flujo disminuye a medida que se profundiza el 
fondo y aumenta el área hidráulica. El área, aumenta por incremento de la profundidad del cauce, pero no por 
erosiones laterales o ampliaciones del ancho, el cual se considera constante durante todo el paso de la 
avenida; es decir, durante todo el proceso erosivo del fondo. 
 
Por otra parte, la velocidad media que necesita el flujo para garantizar el transporte de sedimentos 
sin erosión, depende de los materiales que vayan formando la superficie del fondo en contacto con el agua. 
 
Para calcular la socavación general se requiere de los siguientes datos: 
 
a) Sección transversal, indicando en ella la elevación que alcanzara el agua al pasar el gasto de diseño. 
Normalmente es obtenida en época de aguas bajas o secas cuando es más fácil hacer el relevamiento. 
Durante el cálculo, la sección se divide imaginariamente en franjas verticales. Las líneas verticales trazadas 
en el centro de esas franjas son las que se hace mención más adelante. 
 
b) Gasto de diseño asociado a su período de retorno. 
c) Características físicas del material del fondo inicial y de los diferentes del subsuelo que pueden llegar a 
ser descubiertos y erosionados durante el paso de la avenida seleccionada. Las más importantes son la 
densidad y la granulometría de los suelos no cohesivos y el peso específico seco de los materiales cohesivos. 
 
 
2.5.1 VELOCIDAD MEDIA DE FLUJO . 
 
La velocidad Vr, está dada por la siguiente expresión: 
 
V r = αααα ho 5/3 / hs (2.29) 
 
En que 
αααα = Qd / (µµµµ Be hm5/3) (2.30) 
 
donde ho (m) es la profundidad inicial, en una línea vertical dada entre el nivel del agua cuando se presenta 
el gasto de diseño y el nivel del fondo inicial, hs (m) profundidad hasta el fondo ya socavado. Se mide desde 
la elevación de la superficie del agua al presentarse el gasto de diseño y sobre la misma vertical en que se 
mide ho ; V r (m/s) velocidad media en la vertical de ho; Qd (m
3/s) caudal de diseño o gasto máximo de la 
avenida para la cual se desea calcular la erosión; hm (m) tirante medio o profundidad media entre la 
superficie del agua al pasar el gasto Qd y el perfil del fondo original, en m. Se obtiene dividiendo el área 
hidráulica A entre el ancho efectivo Be. 
 
hm = A / Be (2.31) 
 
µµµµ es el coeficiente que toma en cuenta las obstrucciones laterales el flujo que produce en las caras de los 
Erosión Hídrica 31 
 
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obstáculos que están dentro de la corriente, como por ejemplo las pilas de un puente. Es función de la 
velocidad media del flujo y del claro entre pilas. 
 
µµµµ = 1- (0.387 Vm) / L (2.32) 
 
Vm (m/s) es la velocidad media del agua en la sección. Cuando no hay obstáculos µµµµ = 1. La velocidad media 
se define: 
 
Vm = Qd / A (2.33) 
 
Be (m) es el ancho efectivo de la superficie libre del cauce. Se calcula a partir del ancho real del cauce, al 
que se reduce el ancho de todos los obstáculos. Cuando no hay obstáculos dentro del cauce Be es igual al 
ancho del río. 
 
En las ecs. 2.29 y 2.30 deben respetarse las unidades señaladas, ya que α no es adimensional. Para 
obtener V r se establece como condición que los gastos unitarios permanezcan constantes durante todo el 
proceso erosivo, es decir, que el ancho de la sección no varíe y, por tanto,