ENERGIA ESPECIFICA Y REGIMEN CRITICO

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ENERGIA ESPECIFICA Y 
REGIMEN CRITICO
Ing. Alex Trujillo Barzola
MECANICA DE 
FLUIDOS 
TIPOS DE FLUJOS EN CANALES ABIERTOS
ENERGIA ESPECIFICA
Se define como la energía por kilogramos de agua que
fluye a través de la sección, medida con respecto al
fondo del canal.
2g
v
yE
2
 2
2
2gA
Q
yE Z
2g
vP
E
2

Ejemplo de cálculo de la energía específica para un canal
trapezoidal.
Consideremos una sección
trapezoidal de ancho de solera
b=0,75 , talud Z=1 y
Q=0,40m3/s y Q= m3/s
 2
2
y)y(0,752x9.81x
0,40
yE


 2y)y(0,75
0,0082
yE


Ejemplo de cálculo de la energía específica 
para un canal trapezoidal
Consideremos una sección
trapezoidal de ancho de solera
b=0,75m, talud Z=1 y
Q=0,40m3/s y Q= m3/s
Análogamente, para un
Q= 0,20m3/s y los
mismos valores de b=
0,75m y Z=1
 2y)y(0,75
0,0020
yE


CURVAS DE ENERGIA ESPECIFICA
RELACION ENTRE EL TIRANTE “y” y “E”:
TIPOS DE FLUJO PARA EL REGIMEN CRITICO
REGIMEN CRITICO:
Se dice que un canal, o alguna sección de él, está 
trabajando bajo un régimen crítico, cuando:
• Posee la energía especifica mínima para un caudal 
dado, o
• Posee el caudal máximo para una energía especifica 
dada.
Caudal o gasto critico:
Es el caudal máximo para una energía especifica 
determinada, o el caudal que se producirá con una 
energía especifica mínima.
Tirante critico:
Es el tirante hidráulico que existe cuando el caudal es máximo,
para una energía especifica determinada, o el tirante al que
ocurre un caudal determinado con la energía especifica
mínima.
Velocidad crítica: 
Es la velocidad media cuando el caudal es el critico.
Pendiente crítica: 
Es el valor particular de la pendiente del fondo del canal, para 
la cual éste conduce un caudal Q en régimen uniforme y con 
energía específica mínima.
Régimen subcritico: 
Son las condiciones en las que los tirantes son mayores 
que los críticos, las velocidades menores que las criticas y 
los números de Froude menores que 1. Es un régimen 
lento, tranquilo adecuado para canales principales o de 
navegación.
Régimen supercrítico: 
Son las condiciones hidráulicas en las que los tirantes son 
menores que los críticos, las velocidades mayores que las 
criticas y los números de Froude mayores que 1. es un 
régimen rápido, torrencial pero perfectamente estable, 
puede usarse en canales revestidos.
RESUMEN
a) Por medio de los tirantes:
si y<yC, el flujo es supercrítico o rápido.
si y=yC, el flujo es critico
si y>yC, el flujo es subcritico o lento.
b) Por medio de la pendiente de fondo:
si Sf<SC, el flujo es subcritico o lento.
si Sf=SC el flujo es critico
si Sf>SC, el flujo es supercrítico o rápido.
c) Por medio del número de Froude:
si F<1, el flujo es subcritico o lento.
si F=1, el flujo es critico
si F>1, el flujo es supercrítico o rápido.
c) Por medio de las velocidades medias:
si V<VC, el flujo es subcritico o lento.
si V=VC, el flujo es critico
si V>VC, el flujo es supercrítico o rápido.
Importancia del Régimen Crítico
Tiene gran utilidad en aplicaciones practicas 
como son:
• Medición de caudales
• Establecimiento de la sección de control
• Calculo del perfil longitudinal o eje 
hidráulico, cuando se tienen varios tramos 
con diferentes pendientes, rugosidades o 
formas de la sección transversal
AFORADOR PARSHALL
TRANSICIONES EN CANALES
RAPIDA HIDRAULICA
ECUACIONES DEL REGIMEN CRITICO:
C
C
T
A
g
Q 32

Condiciones para la energía 
específica mínima (Q 
constante) 
RELACIONES ENTRE LOS PARAMETROS 
PARA UN REGIMEN CRITICO:
0
dy
dA
a) Relación entre el tirante critico y el caudal:
b) Relación entre la velocidad y el tirante crítico:
c) Relación entre la energía específica mínima y el 
tirante crítico:
d) Número de Froude:
SECCION RECTANGULAR: 
a) Relación entre el tirante critico y el caudal:
b) Relación entre la velocidad y el tirante crítico:
c) Relación entre la energía específica mínima y el tirante 
crítico:
d) Número de Froude:
SECCION TRIANGULAR: 
SECCION TRAPEZOIDAL: 
CURVAS PARA DETERMINAR EL TIRANTE 
CRITICO
PROBLEMAS 
RESUELTOS