Coeficiente de Manning (n): Guía Completa y Tabla de Referencia
Introducción
El Coeficiente de Manning (n) es un parámetro fundamental en el diseño y análisis de flujos en canales abiertos y conductos. Determina la resistencia que ofrece la superficie al paso del agua y, por ende, influye directamente en la velocidad y el caudal. Conocer sus valores es esencial para la hidráulica, la ingeniería civil, la ingeniería ambiental y otras disciplinas relacionadas con la gestión del recurso hídrico.
En este artículo, encontrarás una tabla completa de valores de Manning (según Chow, 1959) para diferentes tipos de canales y tuberías. También analizaremos la importancia del coeficiente y cómo escogerlo correctamente en función de la morfología y el material de tu canal o conducto.
¿Qué es el Coeficiente de Manning (n)?
El coeficiente de Manning (n) se utiliza en la fórmula de Manning para calcular la velocidad y el caudal en canales o conductos:
donde:
Entre mayor sea el valor de n, mayor será la resistencia al flujo y, en consecuencia, menor la velocidad y el caudal.
Factores que influyen en la selección del Coeficiente de Manning
- Textura y material del lecho: Grava, cantos rodados, concreto, metal, tierra, entre otros.
- Vegetación y maleza: Canales cubiertos de vegetación o malezas ofrecen mayor resistencia.
- Condiciones de limpieza o mantenimiento: Un canal recién dragado tendrá menos rugosidad que uno con sedimentos y malezas.
- Geometría y sinuosidad: Canales rectos tienen menor rugosidad aparente frente a los sinuosos con pozas o cascadas.
- Obstrucciones: Presencia de escombros, rocas grandes o raíces de árboles aumenta el valor de n.
Coeficiente de Manning n para Canales (Chow, 1959)
Tipo de Canal y Descripción
| Tipo de Canal y Descripción | Mínimo | Normal | Máximo |
|---|---|---|---|
| Corrientes naturales – corrientes menores (ancho < 100 ft en crecida) | |||
| 1. Canales principales | |||
| a. Limpio, recto, lleno, sin rápidos ni pozas profundas | 0.025 | 0.03 | 0.033 |
| b. Igual que el anterior, pero más piedras y malezas | 0.03 | 0.035 | 0.04 |
| c. Limpio, sinuoso, algunas pozas y bancos | 0.033 | 0.04 | 0.045 |
| d. Igual que el anterior, pero algunas malezas y piedras | 0.035 | 0.045 | 0.05 |
| e. Igual que el anterior, niveles bajos, más pendientes ineficaces | 0.04 | 0.048 | 0.055 |
| f. Igual que “d” con más piedras | 0.045 | 0.05 | 0.06 |
| g. Tramos lentos, con malezas, pozas profundas | 0.05 | 0.07 | 0.08 |
| h. Muy malezas, pozas profundas o canales de crecida | 0.075 | 0.1 | 0.15 |
| Corrientes de montaña, sin vegetación en el canal, orillas empinadas | |||
| a. Fondo: grava, cantos rodados y pocos bloques | 0.03 | 0.04 | 0.05 |
| b. Fondo: cantos rodados y bloques grandes | 0.04 | 0.05 | 0.07 |
| Planicies de inundación | |||
| a. Pasto, sin arbustos | |||
| 1. Pasto bajo | 0.025 | 0.03 | 0.035 |
| 2. Pasto alto | 0.03 | 0.035 | 0.05 |
| b. Áreas cultivadas | |||
| 1. Sin cultivo | 0.02 | 0.03 | 0.04 |
| 2. Cultivos en hileras maduros | 0.025 | 0.035 | 0.045 |
| 3. Cultivos de campo maduros | 0.03 | 0.04 | 0.05 |
| c. Arbustos | |||
| 1. Arbustos dispersos y malezas densas | 0.035 | 0.05 | 0.07 |
| 2. Arbustos ligeros y árboles en invierno | 0.035 | 0.05 | 0.06 |
| 3. Arbustos ligeros y árboles en verano | 0.04 | 0.06 | 0.08 |
| 4. Arbustos medianos a densos en invierno | 0.045 | 0.07 | 0.11 |
| 5. Arbustos medianos a densos en verano | 0.07 | 0.1 | 0.16 |
| d. Árboles | |||
| 1. Sauces densos en verano, rectos | 0.11 | 0.15 | 0.2 |
| 2. Terreno despejado con tocones de árboles, sin brotes | 0.03 | 0.04 | 0.05 |
| 3. Igual que anterior, pero con brotes densos | 0.05 | 0.06 | 0.08 |
| 4. Bosque denso con pocos árboles caídos, poca maleza | 0.08 | 0.1 | 0.12 |
| 5. Igual que el anterior, pero agua alcanzando ramas | 0.1 | 0.12 | 0.16 |
Canales Excavados o Dragados
| Tipo de Canal y Descripción | Mínimo | Normal | Máximo |
|---|---|---|---|
| a. Tierra, recto y uniforme | |||
| 1. Limpio, recientemente terminado | 0.016 | 0.018 | 0.02 |
| 2. Limpio, tras meteorización | 0.018 | 0.022 | 0.025 |
| 3. Grava, sección uniforme, limpio | 0.022 | 0.025 | 0.03 |
| 4. Con pasto corto y pocas malezas | 0.022 | 0.027 | 0.033 |
| b. Tierra sinuosa y lenta | |||
| 1. Sin vegetación | 0.023 | 0.025 | 0.03 |
| 2. Pasto y algunas malezas | 0.025 | 0.03 | 0.033 |
| 3. Malezas densas o plantas acuáticas en canales profundos | 0.03 | 0.035 | 0.04 |
| 4. Fondo de tierra y lados con escombros | 0.028 | 0.03 | 0.035 |
| 5. Fondo pedregoso y orillas con malezas | 0.025 | 0.035 | 0.04 |
| 6. Fondo de cantos rodados y lados limpios | 0.03 | 0.04 | 0.05 |
Conductos Cerrados Fluyendo Parcialmente Llenos
| Tipo de Conducto y Descripción | Mínimo | Normal | Máximo |
|---|---|---|---|
| 1. Latón, liso | 0.009 | 0.01 | 0.013 |
| 2. Acero | |||
| – Uniones soldadas | 0.01 | 0.012 | 0.014 |
| – Remachado y espiral | 0.013 | 0.016 | 0.017 |
| 3. Hierro fundido | |||
| – Recubierto | 0.01 | 0.013 | 0.014 |
| – Sin recubrir | 0.011 | 0.014 | 0.016 |
| 4. Hierro forjado | |||
| – Negro | 0.012 | 0.014 | 0.015 |
| – Galvanizado | 0.013 | 0.016 | 0.017 |
| 5. Metal corrugado | |||
| – Subdren | 0.017 | 0.019 | 0.021 |
| – Drenaje pluvial | 0.021 | 0.024 | 0.03 |
| 6. Cemento | |||
| – Superficie lisa | 0.01 | 0.011 | 0.013 |
| – Mortero | 0.011 | 0.013 | 0.015 |
| 7. Concreto | |||
| – Sin escombros | 0.01 | 0.011 | 0.013 |
| – Con conexiones y algo de escombros | 0.011 | 0.013 | 0.014 |
| – Acabado | 0.011 | 0.012 | 0.014 |
Manning’s n para Tubos de Metal Corrugado (AISI, 1980)
| Tipo de Tubo, Diámetro y Dimensión de la Corrugación | n |
|---|---|
| 1. Anular 2.67 x 1/2 pulgada (todos los diámetros) | 0.024 |
| 2. Helicoidal 1.50 x 1/4 pulgada | |
| – 8″ de diámetro | 0.012 |
| – 10″ de diámetro | 0.014 |
| 3. Helicoidal 2.67 x 1/2 pulgada | |
| – 12″ de diámetro | 0.011 |
| – 18″ de diámetro | 0.014 |
| – 24″ de diámetro | 0.016 |
| – 36″ de diámetro | 0.019 |
| – 48″ de diámetro | 0.020 |
| – 60″ de diámetro | 0.021 |
| 4. Anular 3×1 pulgada (todos los diámetros) | 0.027 |
| 5. Helicoidal 3×1 pulgada | |
| – 48″ de diámetro | 0.023 |
| – 54″ de diámetro | 0.023 |
| – 60″ de diámetro | 0.024 |
| – 66″ de diámetro | 0.025 |
| – 72″ de diámetro | 0.026 |
| – 78″ de diámetro y más grandes | 0.027 |
| 6. Corrugaciones 6×2 pulgadas | |
| – 60″ de diámetro | 0.033 |
| – 72″ de diámetro | 0.032 |
| – 120″ de diámetro | 0.030 |
| – 180″ de diámetro | 0.028 |
A continuación, se muestra un resumen de los valores de Manning (n) más usados, basados en la referencia clásica de Chow (1959). Estos rangos te servirán de guía para estimar y seleccionar el valor de n más adecuado en tu proyecto.
1. Corrientes Naturales y Planicies de Inundación
- Corrientes menores (ancho < 30 m aprox.)
- Limpio, recto, sin rápidos: nnn entre 0.025 y 0.033
- Con piedras y malezas moderadas: nnn entre 0.030 y 0.040
- Sinuoso con pozas y bancos: nnn entre 0.033 y 0.045
- Muy malezas o con pozas profundas: nnn hasta 0.15
- Corrientes de montaña
- Fondo de grava y cantos rodados pequeños: nnn entre 0.030 y 0.050
- Fondo con bloques grandes: nnn hasta 0.070
- Planicies de inundación
- Pasto bajo: nnn entre 0.025 y 0.035
- Cultivos en hileras maduros: nnn entre 0.025 y 0.045
- Arbustos dispersos y malezas densas: nnn entre 0.035 y 0.070
- Bosque denso con pocos árboles caídos: nnn entre 0.080 y 0.120
2. Canales Excavados o Dragados
- Tierra, recto y uniforme
- Limpio, recién terminado: nnn entre 0.016 y 0.020
- Con pasto corto y pocas malezas: nnn entre 0.022 y 0.033
- Tierra sinuosa y lenta
- Sin vegetación: nnn entre 0.023 y 0.030
- Malezas densas o plantas acuáticas: nnn hasta 0.040
- Fondo pedregoso y orillas con malezas: nnn entre 0.025 y 0.040
3. Conductos Cerrados (Flujo Parcial)
- Metales lisos (latón, acero, hierro fundido): nnn típico entre 0.009 y 0.017
- Metal corrugado (drenaje pluvial, subdren): nnn entre 0.017 y 0.030
- Cemento/Concreto
- Superficie lisa: nnn entre 0.010 y 0.013
- Con algo de escombro: nnn hasta 0.014
4. Tuberías de Metal Corrugado (AISI, 1980)
- Anular 2.67 x 1/2 pulgada: n=0.024n = 0.024n=0.024
- Helicoidal 1.50 x 1/4 pulgada: n=0.012n = 0.012n=0.012 (8″ diámetro) a 0.014 (10″ diámetro)
- Helicoidal 2.67 x 1/2 pulgada:
- 12″ diámetro: n=0.011n = 0.011n=0.011
- 60″ diámetro: n=0.021n = 0.021n=0.021
- Anular 3×1 pulgada: n=0.027n = 0.027n=0.027
- Helicoidal 3×1 pulgada: 48″ a 78″ diámetro: nnn entre 0.023 y 0.027
- Corrugaciones 6×2 pulgadas: 60″ a 180″ diámetro: nnn entre 0.028 y 0.033
Cómo usar la tabla de Coeficientes de Manning
- Identifica el tipo de canal o tubería: Observa la geometría, materiales, presencia de vegetación o escombros, etc.
- Busca el rango en la tabla: Según el tipo y condición, escoge el valor mínimo, normal o máximo.
- Considera factores estacionales: La vegetación cambia en verano o invierno, pudiendo aumentar la rugosidad.
- Aplica en el cálculo hidráulico: Sustituye el valor de nnn en la fórmula de Manning para determinar el caudal o la velocidad de flujo.
Conclusión
El Coeficiente de Manning (n) es una herramienta clave en el diseño hidráulico de canales y conductos, ya que influye directamente en la estimación de la velocidad y el caudal. La tabla anterior, basada en Chow (1959) y otras referencias, ofrece un panorama detallado de valores de rugosidad para distintas situaciones reales. Seleccionar el valor correcto de nnn garantiza resultados más certeros en proyectos de drenaje, riego y manejo de aguas pluviales.
Si necesitas más información o asesoría especializada para tu proyecto, no dudes en contactar a un experto en hidráulica e ingeniería civil. ¡El éxito de tu diseño comienza con la correcta elección del Coeficiente de Manning!
Fuente: https://www.fsl.orst.edu/geowater/FX3/help/8_Hydraulic_Reference/Mannings_n_Tables.htm
