CONCEPTOS GENERALES DE FLUJO EN CANALES Y FLUJO CRÍTICO

1.1 Determinar la profundidad critica en un canal trapezoidal con un ancho de base de 2m y de pendientes laterales de 1 a 1, el cual lleva un flujo de

1.2 El agua fluye en un canal rectangular de 2m de ancho, el cual lleva un caudal de . El canal es reducido en un ancho a 0.5m. Determinar la profundidad en la contracción y la profundidad aguas arriba. Suponga que ocurre flujo crítico en la contracción

1.3 Un caudal de transita bajo una compuerta deslizante a una velocidad de en un canal de 1m de ancho. Determinar si el flujo es supercrítico y, si lo es, calcular la profundidad conjugada a la cual el agua se elevara luego de un resalto hidráulico

1.4 Cuál es el máximo caudal que puede circular por un canal de sección rectangular, plantilla con una energía especifica disponible de 2.8m?

1.5 Deduzca una ecuación que muestre el caudal critico a través de una sección rectangular de un canal en términos del ancho del canal y de la altura total

1.6 Una alcantarilla de concreto de sección circular de 36 pulgadas conduce un caudal de . Determine la profundidad crítica. Halle las relaciones para el área, ancho superior, perímetro mojado y radio hidráulico

1.7 La distribución de velocidades en un rio muy ancho de 2.5m de profundidad varía desde muy cerca del fondo hasta en la superficie, de acuerdo con la ecuación ( )

. cuáles son los coeficientes y cuya inclusión en las ecuaciones de Bernoulli y Momentum respectivamente permite el análisis unidimensional correcto.

1.8 En un canal rectangular, horizontal, de 4.0m de ancho se coloca una compuerta que origina una vena de descarga de 60 cm. El agua se representa aguas arriba de ella hasta una altura de 1.8m. Despreciando el rozamiento se pide, el caudal que transporta por el canal, la altura secuente del resalto. Aplicar los diagramas adimensionales de energía.

1.9 Calcular en función del caudal , el ancho de la base de un canal triangular como el mostrado en la figura si se diseña de tal forma que la profundidad critica sea

1.10 Demostrar que en una canal de sección transversal de forma rectangular, las profundidades alternas presentan la relación:

1.11 Demostrar que para un vertedero de cresta ancha la ecuación que define al caudal teórico es

1.12 Demostrar que para un aforador Ballofett la ecuación que define el caudal teórico está dada por la siguiente expresión:

1.13 En un canal de sección rectangular (Z = 0), plantilla , que transporta un caudal se ha instalado un vertedero de cresta ancha con una altura de

Calcular la profundidad de flujo en la estación de medición localizada aguas arriba del vertedero, considerando:

a. Sin despreciar la cabeza de velocidad del flujo de aproximación b. Despreciando la cabeza de velocidad del flujo de aproximación

1.14 Un canal trapezoidal tiene un ancho de solera de 7m, y las paredes una pendiente de 2 horizontal sobre 1 vertical. Cuando la profundidad del agua es de 1.3m, el caudal es de

a. ¿Cuál es la energía especifica? b. El flujo es subcrítico o supercrítico?

1.15 Un canal rectangular de 4m de ancho transporta un caudal de

a. Tabular la energía especifica en función de la profundidad de flujo para diferentes profundidades (rango estimado 0.2m a 2.8m)

b. Qué tipo de flujo existe cuando la profundidad es de 0.7m y 2.8m

c. Para ¿Qué pendientes son necesarias para mantener las profundidades del punto c)?

1.16 Un canal trapezoidal cuyas paredes tiene una pendiente de 2 horizontal sobre 1 vertical transporta un caudal de . Si la solera del canal tiene un ancho de 4m, calcular la profundidad crítica y la velocidad critica

1.17 Una alcantarilla de sección cuadrada tiene de lado y se instala como se muestra en la figura. ¿Cuál es el radio hidráulico si la profundidad es de . Rta. 2.124 m

1.18 Hallar una ecuación que exprese el caudal critico o caudal máximo que pueda pasar por una sección de un canal rectangular en función del ancho del canal y de la carga total

1.19 En un canal natural con sección transversal mostrada en la tabla, determine el área, el perímetro mojado, el radio hidráulico, el ancho superior, y la profundidad hidráulica si la profundidad del flujo es de 1.2m

Estación (m) Elevación (m) 0.0 1.5 3.0 2.3 4.5 1.65 5.4 1.80 6.6 2.50 7.8 2.90 9.0 3.20

1.20 Determine el área de flujo, el perímetro mojado, el radio hidráulico, al ancho superior, y la profundidad hidráulica para cada canal descrito. La profundidad de flujo para todos los canales es 1.22m

a. Canal rectangular ancho de fondo de 1.5m

b. Canal triangular con pendientes laterales de 2 horizontal a 1 vertical c. Canal semi – circular con radio de 2.1m

d. Canal trapezoidal con ancho de fondo de 3.0m y pendientes laterales de 3 horizontal a 1 vertical

1.21 Demostrar que la profundidad hidráulica en un canal rectangular es igual a la actual profundidad de flujo. También demostrar que la profundidad hidráulica es más pequeña que la profundidad actual de flujo en canales trapezoidales y triangulares

1.22 Determine la descarga de una conducción sanitaria de alcantarillado de 3 pies de diámetro si la profundidad de flujo es un pie y la pendiente de la tubería es 0.0019. use un valor de 0.012 para el coeficiente de rugosidad de Mannning

1.23 En un cauce trapezoidal de asfalto se tienen las dimensiones mostradas en la Figura. La pendiente del canal es 0.001. usar la ecuación de Chezy para encontrar la descarga si y

1.24 Comparando las ecuaciones de Manning y Chézy, demostrar que la relación entre n y C es si esta dado en m

1.25 Explique porque el flujo uniforme no puede ocurrir en canales horizontales de baja fricción

1.26 Determine la profundidad normal y critica en un canal rectangular si . Es el flujo uniforme en este canal subcrítico o supercrítico? 1.27 Una conducción de 36 pulgadas de diámetro con .

transporta un caudal de . Determine la profundidad y la velocidad de flujo en la tubería

1.28 Determine la profundidad crítica en un canal trapezoidal si el caudal es . El ancho del fondo del canal es 6.1m, y la pendiente lateral es 1:1

1.29 En la sección triangular mostrada, el caudal es . Usando , calcule la profundidad crítica y la velocidad critica

1.30 Se tiene un caudal de en una sección rectangular de ancho 3m. Dibujar la energía especifica en función de la profundidad de flujo. Calcular la profundidad critica

1.31 Determine la profundidad secuente y la longitud del resalto hidráulico en un canal rectangular de . el flujo aguas arriba del salto hidráulico es uniforme. ¿Cuál es la perdida de energía en el salto?

1.32 El caudal que pasa a través de una sección rectangular es de . El ancho del canal es de 6.1m, y la profundidad aguas arriba es de 0.94 m. el flujo sufre un salto hidráulico como el indicado en la Figura. Determinar:

a. La profundidad aguas abajo

b. Las pérdidas de energía en el salto hidráulico

1.33 Un vertedero rectangular de cresta delgada tiene 20 pies de longitud. La altura del vertedero desde el fondo del canal hasta la cresta es de 8 pies. Desarrolle y dibuje la curva de relación entre Q y H, para este vertedero. Use valores de H desde 0 a 3 pies para desarrollar la curva

1.34 El flujo de agua en un canal rectangular de concreto de 6m de ancho transporta . La pendiente cambia de 0.0125 a 0.05. dibujar el perfil de agua a través de la transición

FLUJO UNIFORME Y PERMANENTE