La energía específica en un canal abierto depende de la profundidad y de la velocidad del flujo. La profundidad crítica es aquella en la que la energía específica es mínima y el número de Froude es igual a 1, indicando flujo crítico. Si el número de Froude es mayor que 1 es flujo supercrítico y si es menor que 1 es flujo subcrítico. El caudal unitario máximo en un canal depende de la energía específica y de la profundidad crítica.

1. Flujo en canales abiertos.
Parte 2

2. ENERGIA ESPECIFICA
• La energía específica (E) se define como la
energía por unidad de peso (m kg/kg) con
relación al fondo del canal, o sea,
E = profundidad + altura de velocidad = y + V2/2g
• En función del caudal q por unidad de anchura
b del canal (o sea, q = Q/b),
𝐸 = 𝑦 + 1 2𝑔 𝑞 𝑦 2 o 𝑞 = 2𝑔 𝑦2 𝐸 − 𝑦3
Para un flujo uniforme, la energía específica permanece constante de
una sección a otra. Para un flujo no uniforme, la energía específica a
lo largo del canal puede aumentar o disminuir

3. PROFUNDIDAD CRÍTICA (𝑦𝑐)
• Es aquella, que para un caudal constante q en
un canal rectangular, para la cual la energía
específica es mínima.
𝑦𝑐 = 𝑞2 𝑔
3
=
2
3
𝐸𝑐 =
𝑣 𝑐
2
𝑔
La expresión puede transformarse en:
𝑣𝑐 = 𝑔𝑦𝑐 o 𝑣 𝑐
𝑔𝑦 𝑐
= 1 para flujo crítico

4. PROFUNDIDAD CRÍTICA (𝑦𝑐)
• Por consiguiente, si el número de Froude
𝑁𝐹 = 𝑉𝑐
𝑔𝑦 𝑐
= 1, existe el flujo crítico.
• si NF>1, hay flujo supercrítico (flujo rápido)
y/yc<1
• Si NF<1, el flujo es subcrítico (flujo tranquilo)
y/yc>1

5. CAUDAL UNITARIO MÁXIMO
• El caudal unitario máximo qmax en un canal
rectangular, para energía específica dada E es:
𝑞 𝑚𝑎𝑥 = 𝑔𝑦𝑐
3
= 𝑔
2
3
𝐸
3
• En canales no rectangulares y para flujo crítico
𝑄2
𝑔
=
𝐴 𝑐
3
𝑏′
o
𝑄2 𝑏′
𝑔𝐴 𝑐
3 = 1
Donde b’ es la anchura de la superficie del agua
𝑉𝑐 =
𝑔𝐴 𝑐
𝑏′
= 𝑔𝑦 𝑚