Calculadora de flujo en canales abiertos

El flujo en canales abiertos tiene una superficie libre expuesta a la presión atmosférica, como en ríos, canales, cunetas, alcantarillas parcialmente llenas y canales de aguas residuales. La gravedad lo impulsa. La ecuación de Manning es una de las relaciones empíricas más usadas para estimar flujo permanente uniforme. En SI, la velocidad media es el inverso del coeficiente de rugosidad multiplicado por el radio hidráulico elevado a dos tercios y por la raíz cuadrada de la pendiente de energía. El caudal es la velocidad media por el área de flujo. La calculadora modela un canal rectangular. El área transversal es el ancho del fondo por la profundidad. El perímetro mojado es el ancho más dos veces la profundidad, pues esos bordes están en contacto con el agua. El radio hidráulico es el área dividida entre el perímetro mojado; no es simplemente la mitad de la profundidad ni un radio geométrico real. La pendiente se introduce como relación adimensional entre desnivel y distancia horizontal; una caída del uno por ciento es 0.01. Bajo flujo uniforme, la pendiente de energía se aproxima por la del fondo. El coeficiente de Manning representa la resistencia del material superficial, vegetación, irregularidades, alineación, obstáculos y otras condiciones. El concreto liso puede tener un coeficiente bajo, mientras que cauces naturales con piedras y arbustos tienen valores mayores. Como la velocidad es inversamente proporcional al coeficiente, elegir uno demasiado pequeño puede sobreestimar mucho la capacidad. Los rangos publicados ayudan en trabajos preliminares, pero importan la calibración de campo y el criterio técnico. La vegetación estacional, los sedimentos, los daños y la profundidad cambiante pueden alterar la rugosidad efectiva. La fórmula supone flujo permanente, uniforme, por gravedad y un tramo prismático suficientemente largo. No representa flujo rápidamente variado cerca de compuertas, vertederos, caídas, curvas, transiciones o saltos hidráulicos. Tampoco comprueba si la profundidad supuesta es normal o si el flujo es subcrítico o supercrítico. Úsala para estimaciones transparentes, ejercicios, evaluaciones iniciales de drenaje y comparaciones de diseños rectangulares. Los diseños finales de control de inundaciones, carreteras y seguridad pública deben incluir geometría levantada, tormentas de diseño y condiciones de contorno adecuadas, bordo libre, sedimentos y revisión según las normas hidráulicas aplicables.