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Proyecto: ________________________
Código de exploración: ________________________
Energía específica y tirante crítico
Calcula la energía específica E = y + V²/2g, el tirante crítico yc, la energía mínima y el régimen (subcrítico o supercrítico) en canales rectangulares, trapezoidales, triangulares y circulares. Incluye el tirante alterno y el diagrama E–y.
Canal y caudal
Tirante crítico y energía mínima
y_c = 0.612 m · E_min = 0.918 m
Velocidad crítica V_c = 2.45 m/s
Subcrítico (tranquilo, Fr<1)
En y = 0.800 m → Fr = 0.67.
Energía E
0.979
m
Velocidad V
1.88
m/s
y alterno
0.479
m
- ℹ️ Tirante crítico y_c = 0.612 m (Fr=1); energía mínima E_min = 0.918 m; velocidad crítica V_c = 2.45 m/s.
- ℹ️ En y = 0.800 m: E = y + Q²/(2gA²) = 0.979 m, Fr = 0.67 → Subcrítico (tranquilo, Fr<1).
- ℹ️ Tirante alterno (misma energía E = 0.979 m): y' = 0.479 m.
- ℹ️ Rectangular: y_c = (q²/g)^(1/3) con q = Q/b, y E_min = 1,5·y_c.
Flujo en canal prismático (energía específica). El diseño definitivo lo firma un ingeniero.
Energía específica y estado crítico
E = y + V²/2g = y + Q²/(2g·A²) · crítico: Q²·T/(g·A³) = 1 (Fr = 1)
Combínalo con el cálculo del tirante normal por Manning y con el resalto hidráulico (disipador).
Preguntas frecuentes
¿Qué es la energía específica?
Es la energía del flujo medida respecto al fondo del canal: E = y + V²/2g, donde y es el tirante y V la velocidad. Para un caudal dado, E varía con el tirante y tiene un valor mínimo en el tirante crítico.
¿Qué es el tirante crítico?
Es el tirante para el cual la energía específica es mínima y el número de Froude vale 1 (Fr=1). Se obtiene de la condición Q²·T/(g·A³) = 1. En un canal rectangular, y_c = (q²/g)^(1/3) con q = Q/b, y E_min = 1,5·y_c.
¿Cómo sé si el flujo es subcrítico o supercrítico?
Comparando el tirante con el crítico: si y > y_c el flujo es subcrítico (Fr<1, tranquilo, gobernado aguas abajo); si y < y_c es supercrítico (Fr>1, rápido, gobernado aguas arriba). En y = y_c el flujo es crítico.
¿Qué es el tirante alterno?
Para una misma energía específica existen dos tirantes posibles: uno subcrítico y otro supercrítico. Son los tirantes alternos. Es la base para entender el resalto hidráulico y las transiciones.
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