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Ejercicios y Talleres

(2)

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL

HIDRAULICA

SEGUNDO SEMESTRE DE 2016 TALLER No 3

NOTA IMPORTANTE 1: Reportar los resultados finales solicitados de forma clara y sin enmendaduras

en los espacios establecidos para ello el presente taller; utilizando esfero de tinta negra: de igual

manera adjuntar al taller de forma ordenada, clara y bien explicada el desarrollo uno a uno de los ejercicios propuestos; las respuestas dentro del procedimiento deberás ser resaltadas.

1. Un canal trapezoidal con revestimiento en hormigón (e=2.2 mm) trabaja bajo condiciones de flujo uniforme con una profundidad de flujo de 2m, plantilla de 5m, taludes 1:2 y pendiente del fondo del 0.1%.

Determinar:

a) Caudal descargado_____________ m3_/s

b) Velocidad media _______________ m/s c) Número de Reynolds____________________

d) Factor de rugosidad de Manning ___________________

Si para el mismo canal la descarga es de 30m3_{/s determine la profundidad normal.} e) Yn _________________m

2. La canalización de un río ha determinado la reconformación del cauce en un tramo para la contención de inundaciones de acuerdo a la siguiente geometría.

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(3)

Si la pendiente es del 0.1% y la rugosidad absoluta del cauce principal y las planicies de inundación se estiman en 5.0 mm y 25 mm respectivamente, determine el tirante hidráulico para un caudal de diseño (T=50 años=) de 250 m3_/s.

a) Yn_____________________m

Si el cauce principal debe tener la capacidad de transportar el caudal de T=5 años, determine la magnitud de este flujo.

b) Q_____________________m3_/s

Determine los factores equivalentes de rugosidad de Manning tanto para el cauce principal (n1)

como para las planicies de inundación (n2).

c) n1__________________________n2_____________________

Determine un factor de rugosidad equivalente (neq) para toda la sección de flujo teniendo en

consideración que la velocidad media en cada componente de la sección transversal no es la misma.

d)

neq__________________________

3. Un canal trapezoidal con ancho de base de 10,5 ft y pendiente de los taludes 1:2 transporta agua bajo condiciones de flujo uniforme a una profundidad de flujo yn=2,5 ft. Si el canal tiene

una pendiente de 0.00035 ft/ft y está revestido en concreto (n=0.012) determinar:

a) El caudal transportado Q_________________ft

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b) El número de Froude

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c) Determine la profundidad critica Yc________________ft

d) Determine la pendiente crítica Sc_____________%

4. Un canal rectangular tiene una pendiente de fondo de 8cm/km y un ancho de plantilla de 100 m. Si la profundidad de flujo es de 6 m cuando descarga un caudal de 860 m3_{/s bajo}

condiciones de flujo uniforme. Determine el factor de rugosidad de Manning (n), el coeficiente de Chezy (C), el coeficiente de fricción (f) y el esfuerzo cortante máximo (o) en la

cama del canal.

a) n _________________

b) C _________________

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d)

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2

www.klasesdematematicasymas.com Ing. Oscar Restrepo

(4)

Diseñar un canal de riego para suministrar agua a 54.000 hectáreas de cultivo a razón de 60m3_{/ha/día. El tipo de suelo permite un talud para las paredes laterales del canal de 1: 1; el}

factor de rugosidad de Manning es de n=0,025, la pendiente del canal de 12 cm/km y el borde libre (B.L) se puede determinar a partir de la siguiente expresión del US Bureau of Reclamation,

donde “C” es un coeficiente que varía desde 0.5 m para un canal con capacidad de 0.6 m3_{/s hasta}

0.76 m para un canal con capacidad de 85 m3_{/s, donde ”y” es la profundidad de flujo.}

y C

BL *

5. Determine las dimensiones del canal para una velocidad máxima permisibles de 0,7 m/s.

a)

La profundidad de flujo “y” ___________m

b) El ancho de

la base “b” ___________m

c)

El ancho superficial “T” ___________m

d)

El número de Froude “F”_ y el régimen______________

e) El Borde libre (BL)_ _____m

f) El ancho del canal considerando el borde libre, hasta la superficie del terreno _______m

g) Presente una figura donde represente las dimensiones de la sección trasversal del canal

y el flujo.

6. Determine las dimensiones del canal para la sección hidráulica óptima.

a)

La profundidad de flujo “y” ___________m

b)

El ancho de la base “b” ___________m

c) El ancho superficial

“T” ___________m

d)

El número de Froude “F”_ y el régimen______________

e) El Borde libre (BL)_ _____m

f) El ancho del canal considerando el borde libre, hasta la superficie del terreno _______m

g) Presente una figura donde represente las dimensiones de la sección trasversal del canal

y el flujo.

(5)

7.

Dos canales se diseñan para la sección más económica, la primera corresponde a una sección de geometría trapezoidal con taludes 1:1 y la segunda a una sección semicircular. Ambos tienen la misma área de flujo, descarga y coeficiente de rugosidad de Manning (n=0.02). Si el canal trapezoidal tiene 3m de ancho de plantilla y una pendiente de 15cm/km, ¿cuál será el diámetro y la pendiente del canal semicircular?

a) D_______________m

b) So____________%

(6)

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