Calculadora de canales (Manning): qué datos necesitas y para qué problemas sirve

Qué hay que tener a mano para cada condición de cálculo, para qué problemas sirve cada una y cómo completar la memoria (datos del proyecto, orígenes, criterios y contexto) para que el documento salga completo y bien argumentado.

1. Antes de empezar: lo común a todos los casos

¿Es aplicable el método?

La calculadora resuelve flujo uniforme: el tirante que adopta el agua en un tramo largo, recto y homogéneo, cuando la gravedad equilibra la fricción. Es aplicable si el tramo cumple:

• canal prismático: misma sección, pendiente y revestimiento a lo largo del tramo;
• pendiente pequeña, de modo que el tirante vertical y el perpendicular al fondo coinciden;
• flujo permanente: el caudal no cambia en el tiempo durante el análisis;
• lejos de singularidades: aguas arriba y abajo de compuertas, caídas, estrechamientos, curvas cerradas, confluencias o embalses, el tirante real no es el normal (remanso). Ahí haría falta un cálculo de flujo gradualmente variado;
• en conductos circulares, superficie libre o tubo lleno sin presión. El funcionamiento en carga se calcula con fórmulas de pérdida de carga (calculadora de tuberías).

Datos que piden todos los casos

Cada campo tiene su propio selector de unidad. La memoria presenta los datos en las unidades que eligió el usuario y hace el cálculo en SI, con la conversión al principio del desarrollo.

Formas de sección: rectangular, trapecial, triangular y circular. El talud z se expresa como metros horizontales por metro vertical (1,5 = talud 1,5:1).

Datos de la memoria (formulario «Memoria de cálculo»)

Todos son opcionales, pero cada uno que falta deja un hueco visible en el documento.

Origen de cada dato

Cada entrada tiene su campo de origen, de hasta 160 caracteres, que aparece en la tabla de datos y que la redacción usa para explicar la procedencia. Si se deja vacío, el documento dice «Dato del Autor».

Buenos orígenes son concretos y verificables:

• «Estudio hidrológico del proyecto, T = 25 años»;
• «Levantamiento topográfico, marzo de 2026»;
• «Concreto sin acabar — Chow (1959), tabla 5-6»;
• «Aforo en temporada de riego 2025».

El origen es también el lugar para la normativa: la redacción solo cita normas o referencias que figuren en los orígenes.

Criterios de verificación

Se editan en la sección de la memoria. Los valores por defecto son los habituales para canales revestidos de concreto:

Las verificaciones tienen un interruptor «No aplicar». El documento declara entonces en Hipótesis que esa verificación no se aplica por criterio del Autor. Es útil cuando la normativa del proyecto no la exige; por ejemplo, una velocidad mínima en un canal de alivio que funciona pocas horas al año.

2. Condición 1 — Tirante normal

«Conozco el caudal y la sección: ¿a qué tirante circula el agua?»

Para qué problemas

• Comprobar un canal proyectado para su caudal de diseño: velocidad, régimen y altura de revestimiento necesaria.
• Fijar la altura total del canal (tirante más borde libre) en una sección de ancho y talud ya decididos.
• Comprobar un colector circular para su caudal: tirante, llenado y velocidad.

Datos necesarios

Qué entrega la memoria

• Resultados: tirante normal, área mojada, perímetro mojado, radio hidráulico, espejo de agua, profundidad hidráulica, velocidad media y número de Froude con su régimen.
• Verificaciones de diseño: velocidad mínima y máxima, Froude máximo y, en conductos circulares, el llenado y/D.
• Dimensionamiento (secciones abiertas): borde libre adoptado y altura total recomendada. No son verificaciones: la altura se calcula precisamente para cumplir el borde libre exigido.

A tener en cuenta

• En un conducto circular, el caudal máximo con superficie libre se alcanza con y/D ≈ 0,938, y es un 7,6 % mayor que el de tubo lleno. Si el caudal supera ese máximo, la calculadora avisa: el conducto no puede llevarlo con superficie libre y hay que aumentar el diámetro o la pendiente.

3. Condición 2 — Capacidad

«Conozco la sección y el tirante: ¿qué caudal conduce y en qué condiciones?»

Para qué problemas

• Revisar un canal existente con un tirante conocido: el nivel máximo observado, el de una crecida o el máximo admisible.
• Saber si un canal existente puede conducir un caudal de diseño (caudal objetivo) y con qué borde libre.
• Evaluar un conducto circular existente: el caudal a un tirante dado, a tubo lleno sin presión, o su capacidad real con superficie libre frente a un caudal objetivo.

Datos necesarios

• y (tirante): el nivel de agua medido desde el fondo. En circular puede ser igual al diámetro: conducto lleno sin presión, sin número de Froude.
• H, altura real del canal: la altura de los muros desde el fondo. Con ella se verifica el borde libre disponible, H − y.
• Q_obj, caudal objetivo: el caudal que se quiere saber si cabe, por ejemplo el del estudio hidrológico. La calculadora obtiene el tirante que necesita y:
  • en canales con H, verifica si cabe con el borde libre mínimo, e informa del borde libre resultante;
  • en conductos circulares, informa de su llenado y del caudal máximo con superficie libre, y verifica que el conducto lo pueda llevar.

Qué entrega la memoria

• Resultados: el caudal que conduce la sección con el tirante dado, la velocidad, el Froude y las magnitudes geométricas. Con Q_obj, también el tirante necesario, el borde libre resultante o el llenado, y el caudal máximo con superficie libre.
• Evaluación de la condición de flujo: velocidad, Froude y, en circular, llenado. Con H, el borde libre disponible. Con Q_obj, si el caudal objetivo cabe.

A tener en cuenta

• El caudal calculado corresponde al tirante indicado, no es la capacidad máxima del canal. La memoria lo dice así: «conduce un caudal de…».
• Si la pregunta es «¿cabe el caudal X?», X va en el campo Q_obj. Escrito solo en el contexto, la memoria no lo compara con nada: esa conclusión solo existe si figura como verificación.

4. Condición 3 — Sección óptima

«Conozco el caudal: ¿cuál es la sección más eficiente?»

Para qué problemas

• Predimensionar un canal nuevo con el menor perímetro mojado, es decir, la menor excavación y el menor revestimiento.
• Elegir el diámetro de un colector para que el caudal circule con el radio hidráulico máximo.

Datos necesarios

Qué entrega la memoria

• Las dimensiones óptimas (ancho, tirante o diámetro) y sus resultados hidráulicos.
• Verificaciones de diseño: velocidad y Froude.
• Dimensionamiento del borde libre y de la altura total, en secciones abiertas. En circular, el llenado (0,81 por construcción) se informa como resultado, porque no puede fallar.

A tener en cuenta

• La sección óptima es un punto de partida. Si el ancho o el diámetro resultante no es constructivo o comercial, se adopta el inmediato y se comprueba con Tirante normal.
• El talud z no lo optimiza la calculadora: lo fija el terreno o el revestimiento, y debe venir justificado en su origen.

5. El contexto del proyecto

El campo «Contexto del proyecto (opcional)» orienta la redacción de la introducción, el análisis y las conclusiones. No se imprime tal cual: el texto lo integra donde corresponde. Admite hasta 1 000 caracteres.

Qué debe contar: situación y motivación

El contexto explica por qué se hace el cálculo y en qué situación está la obra, no los números del cálculo:

• qué es el elemento y en qué estado está: canal antiguo, revestimiento fisurado, sedimentos, ampliación prevista;
• qué motivó el cálculo: un desborde observado, un cambio de uso, una urbanización aguas arriba, un encargo de revisión;
• qué decisión depende del resultado: recrecer los muros, limpiar y reparar, sustituir el conducto, aprobar el proyecto, priorizar inversiones;
• condicionantes cualitativos que ayuden a leer el resultado: un tramo que se mantiene poco, un uso estacional, una restricción de espacio.

La redacción coloca los antecedentes y el propósito en la introducción, y lo que condiciona la decisión en las conclusiones. Usa solo lo que dice el contexto, sin ampliarlo ni deducir hechos nuevos.

Qué no debe llevar

• Cifras del cálculo. Caudales, alturas, niveles y pendientes van en sus campos, donde se verifican y aparecen en las tablas. Un caudal que solo está en el contexto no se compara con nada.
• Normativa o referencias. Van en el origen del dato o del criterio correspondiente, que es lo que la redacción puede citar.
• Conclusiones anticipadas («el canal es insuficiente»): las conclusiones salen del cálculo.
• Instrucciones de redacción («hazlo breve», «menciona X»): el contexto es material del proyecto, no órdenes.

Extensión

• Una frase basta para orientar la introducción.
• A partir de unas 30 palabras, el contexto se considera sustantivo y la introducción puede crecer hasta unas 150 palabras o dos párrafos, para recogerlo sin recortar.
• Más extensión no mejora el documento si no añade situación o motivación.

Ejemplos por condición

Tirante normal (canal proyectado)

Canal de desagüe pluvial de la nueva urbanización, que recogerá la escorrentía de las calles altas hacia la quebrada. El cálculo fija la altura del revestimiento antes de licitar la obra.

Capacidad con altura real y caudal objetivo (canal existente)

Canal de protección construido hace más de veinte años, con el revestimiento desgastado. En las lluvias fuertes de los últimos años el agua no ha llegado a desbordar, pero se quiere saber si podrá conducir el caudal de diseño del nuevo estudio hidrológico. Según el resultado se decidirá entre alisar el revestimiento o recrecer los muros.

Capacidad en conducto circular

Colector de concreto bajo la avenida principal, que recibirá las aguas de una ampliación del barrio. Se revisa si el tramo actual puede conducir el caudal futuro con superficie libre antes de decidir su sustitución.

Sección óptima (predimensionamiento)

Canal de riego nuevo en terreno arcilloso, donde el talud lo fija la estabilidad de las paredes. Se busca la sección de menor excavación como base del anteproyecto.

Contexto mejorable, y por qué

«Se evalúa el canal para conducir 2 150 L/s del estudio hidrológico con período de retorno de 50 años.»

El caudal y el período de retorno son datos. Lo correcto es:

• poner los 2 150 L/s en Q_obj, con el origen «Estudio hidrológico, T = 50 años»;
• dejar en el contexto solo la motivación: «Se evalúa si el canal de protección puede conducir el caudal de diseño del estudio hidrológico de la cuenca».

6. Lista rápida por condición