Ingeniería de Caminos Rurales - Instituto Mexicano del Transporte

ásicos hidráulicos deberían
familiarizarse con ese método y con
sus aplicaciones. Los canales
complejos con flujos inestables o
críticos, que varían rápidamente,
deben evaluarse con la participación
de un ingeniero hidráulico
especializado.
Fórmula de Manning
El caudal que fluye por un canal
(Q) es igual al producto de la
velocidad promedio del flujo por el
cauce (V) por el área (A) de la
sección transversal del canal. Para
determinar la descarga (Q) en
drenajes naturales, canales y tubos
trabajando sin presión, se aplica la
siguiente ecuación:
Descarga = (Velocidad) x (Área)
o
Q = VA
donde:
Q = descarga, en metros cúbicos
por segundo (m 3 /s)
V = velocidad promedio del
flujo, en metros por segundo
(m/s)
A = área de la sección transversal,
en metros cuadrados
(m 2 ).
La fórmula de Manning se puede
usar para calcular la velocidad
promedio del flujo (V) en cualquier
canal o arroyo natural con flujo
uniforme, como se muestra a la
derecha. La fórmula de Manning se
puede resolver fácilmente para un
canal dado cuando se usa el tirante
conocido o supuesto. Sin embargo,
para determinar el tirante que
producirá una cierta descarga dentro
de un canal, hace falta una solución
por aproximaciones sucesivas. Mayor
información detallada sobre el uso de
FÓRMULA DE MANNING
Para calcular la velocidad promedio del flujo...
donde:
V = 1 n ( R 2/3 )(S 1/2 )
V = velocidad promedio del flujo (metros/segundo)
n = coeficiente de rugosidad (usualmente entre 0,04 -
0,07 para canales naturales); véanse las tablas en el manual
para valores específicos de n.
S = gradiente del canal (metros/metro)
R = radio hidráulico (metros) = A/P
donde A y P son:
A = área de la sección transversal del canal
P = perímetro mojado.
Coeficiente de Rugosidad (n) varía considerablemente dependiendo de
las características de un canal o con la tersura de un canal, tubo, etc.
Los valores “n” de Manning para diversos canales naturales y artificiales
se encuentran en muchos manuales y guías de hidráulica. Los canales
abiertos lisos con fondo de gravas tienen valores comprendidos entre
0,035 y 0,055. Los canales muy tortuosos con vegetación, o los
canales muy rocosos presentan valores de entre 0,055 y 0,075. Los
canales lisos de tierra o de roca tienen valores de 0,020 a 0,035. Los
valores de rugosidad generalmente se incrementan a medida que
aumenta la vegetación y los escombros dentro del canal, conforme
aumenta lo sinuoso de su trayectoria, y en la medida que aumenta el
tamaño promedio de los materiales del canal. El valor disminuye
ligeramente conforme aumenta el tirante de agua.
Pendiente (S) del cauce o del canal de drenaje se determina para el
tramo local del canal que se va a analizar, al dividir la elevación, o
altura en ese tramo entre la longitud de dicho tramo. Esta pendiente
se mide generalmente dentro del cauce propiamente dicho, aguas
arriba y aguas abajo del sitio, e idealmente también se verifica en un
plano topográfico.
Radio Hidráulico (R) se determina a partir del área de la sección transversal
(A) dividida entre el perímetro mojado (P). El perímetro mojado
es simplemente la distancia a lo largo del fondo del canal y/o de los
lados que permanece bajo el agua, o dentro del área (A) del flujo.
Las áreas deben obtenerse de una o varias secciones representativas
del canal de flujo.
INGENIERÍA DE CAMINOS RURALES: 44