Ejercicio de Hidráulica de Canales [Flujo Uniforme], para entregar a más tardar el día viernes 21 de octubre de 2011. Los trabajos se deben entregar en forma individual, se puede entregar en forma digital o impreso en papel. Información importante Formula de Chezy V C RS para determinar C se utilizan generalmente las siguientes ecuaciones a) Formulas de Kutter 0.00281 1.811 0.00155 1 23 S n S n , sistema inglés C , sistema métrico C n 0.00281 n 0.00155 1 1 41.65 23 S S R R 41.65 b) Formula de Bazin C 157.6 , sistema inglés m 1 R C 87 , sistema métrico m 1 R c) formula de Manning C 1.486 R1 / 6 R1 / 6 , sistema inglés C , sistema métrico n n 1. En el siguiente canal de sección compuesta determine si el régimen es lamina o turbulento, con los datos que se dan. V1= 3 m/s, V2= m/s, V3=2.75 m/s, viscosidad cinematica = 0.01 cm2/s, b1 = b3 = 6.00 m, b2 = 10.00m, y1=3.5 m, y2=10.00 m, talud = 2.5:1, y3=3.5 m. 1 y1 b1 2 y3 y2 3 b3 b2 2. Sea un canal de sección trapecial, construido en tierra, por el cual se requiere transportar un gasto Q = 200 m3/s, la pendiente de la plantilla es So = 0.0004, k = 2 y n = 0.020. Determinar el ancho de la plantilla b y el tirante normal si y b . 2 3. Se desea transportar un gasto de Q = 300 m3/s por un canal de sección trapecial, construido en tierra (n = 0.020), con una designación de talud k = 2.5 y So = 0.00008. Determinar: a) El tirante si el ancho de plantilla es b = 40 m, b) El ancho de la plantilla, la superficie libre y el tirante del canal, si la V = 1.2 m/s. 4. Un canal rectangular va llevar un gasto de 75 pies3/seg en una pendiente de 1 en 10000. Si se reviste con piedra lisa (n = 0.013), ¿ Que dimensiones debe tener si el perímetro mojado debe ser mínimo?. 5. Se desea transportar un gasto Q = 100 m3/s por un canal trapecial con velocidad V = 16 m/s, revestido de concreto (n = 0.014) y talud k = 0.25. Calcula: a) Calcule para la sección de máxima eficiencia el ancho de la plantilla b, el tirante normal y la pendiente longitudinal del canal. b) Si b = 6.0 m y con una So, calculada en el inciso anterior, ¿qué gasto puede llevar la nueva sección de máxima eficiencia?. 6. Un canal de sección rectangular con revestimiento de concreto de acabado normal tiene sección de máxima eficiencia y debe transportar un gasto Q = 20 m 3/s con un tirante y = 2.0 m, n = 0.013. a) Calcule la pendiente So necesaria para obtener las condiciones que se anuncian. b) Si So = 0.001. ¿Cuál en el nuevo gasto?, y c) Calcule el gasto con la pendiente que se obtuvo en el inciso a y con un ancho de plantilla b = 6.0 m. 7. Un canal rectangular excavado en tierra debe transportar un caudal unitario q = 5 m3/s por metro de ancho. La pendiente es 0.0015. ¿Cuál debería ser la profundidad para flujo normal?. 8. ¿Cuál es la profundidad del flujo normal y la pendiente So de un canal rectangular con el fin de transportar 5 m3/s de agua a lo largo de una distancia de 2,000 m con una pérdida de altura hf = 15 m?. El ancho del canal es 2 m. El canal está hecho en mampostería. 9. Los ingenieros civiles con frecuencia encuentran flujo en tuberías donde éstas no están completamente llenas de agua. Por ejemplo esto ocurre en alcantarillas y, por consiguiente, el flujo es la superficie libre. En la figura se muestra una tubería parcialmente llena que transporta 10 pies3/s. Sí el n de Manning es 0.015, ¿Cuál es la pendiente necesaria para un flujo normal de 50 pies3/s?. 10. ¿Cuál es el caudal en la figura cuando el nivel del flujo superado el canal principal, con un tirante de 3.0 m como se indica con las flechas en la figura y se extiende hacia las planicies de inundación a ambos lados?. La pendiente del canal es 0.0007 y su superficie corresponde a una excavación en tierra. Las pendientes laterales de todos los lados inclinados son de 45°. 11. Determine el gasto de lluvia de un caño de aluminio con la forma que se muestra en la figura. Que corre a una profundidad de 3.5 pulgadas, utilice n = 0.013. El caño desciende a una distancia de 4 pulgadas en una longitud de 60 pies. 12. Determinar el caudal en un canal con esta sección transversal, si el canal se coloca sobre una pendiente de 1 en 2000 m y tiene un n = 0.017. 2.1 m 0.9 m K=1 3.0 m 13. Un canalón de madera tiene como sección transversal un triangula isósceles con una base de 2.40 m y una altura de 1.80 m, ¿a qué profundidad fluirán de un modo uniforme 5 m3/s, en este canal si el mismo está colocado sobre una pendiente de 0.01?. 14. Un canal trapecial recubierto de concreto tiene un talud de 0.5 a 1 y un ancho de plantilla de 8 pies, ¿Cuál será la profundidad del flujo para la mejor eficiencia hidráulica y cuál será la capacidad del canal si la pendiente es de 0.00038?. 15. Calcule el radio hidráulico para el canal que se muestra en la figura, si la profundidad del agua es de 2.5 m. 16. Un canal rectangular debe mover 1.2 m3/s con una pendiente de 0.009, si n = 0.011. ¿Cuál es la cantidad mínima de metal en m2, necesario por cada 100 m de canal?. (revestimiento) 17. Calcular el gasto que pasa por un canal principal y el aliviadero de la figura para un flujo permanente uniforme con So = 0.0009 y d = 2.5 m, talud 1:1. 18. Determinar la descarga en un canal trapecial de concreto el cual tiene un ancho en el fondo de 2.4 m y k = 1. La profundidad uniforme es 1.8 m, la pendiente del canal es de 0.009 y n de Manning es n = 0.013. 19. Cuál es la profundidad de flujo uniforme para un flujo de 2.45 m3/s en un canal rectangular de 1.8 m de ancho, el canal es en madera (n = 0.012) con una pendiente de fondo de 0.002?. 20. Un canal trapecial en pasto de 75 a 150 mm de alto. La pendiente del canal es 0.01, el ancho del fondo es 0.8 m, y las pendientes laterales son 3H: 1V. encontrar la capacidad del canal y la velocidad de flujo para una profundidad de 0.5 m. 21. Un canal de riego de sección trapezoidal, construido en tierra (n = 0.025), se usa para regar una superficie de 80 has. El modulo de entrega máximo fijado por el Distrito de Riego es 2 l/s/ha. Determinar la sección de máxima eficiencia hidráulica y la pendiente del canal, para una velocidad en el canal de 0.75 m/s y un talud k=1. 22. Un canal debe transportar 6 m3/s. La inclinación de las paredes (talud) es de 60° con la horizontal. Determinar las dimensiones de la sección transversal con la condición de obtener máxima eficiencia hidráulica. La pendiente del fondo es 0.003 y el coeficiente de Kutter es 0.025. en caso de revestir el canal con concreto, ¿cuáles serían las nuevas dimensiones de la sección?. 23. Hallar las dimensiones que debe tener un canal trapecial en máxima eficiencia hidráulica para llevar un gasto de 70 m3/s. La pendiente es de 0.0008 y el talud es de 1.5:1. El fondo es de concreto y los taludes están formados de albañilería de piedra bien terminados. 24. Un canal trapecial transporta 12 m3/s y posee un talud de 60°. El ancho en el fondo es de 3 m y el tirante de 1.5 m. si se necesita transportar 20 m3/s, se desea saber ¿Cuántos metros habría que profundizar la base del canal manteniendo el talud? Considerar para concreto antiguo 0.018 y para el nuevo revestimiento 0.014. ¿qué dimensión tendría la nueva base del canal?. 25. Calcular el gasto en un canal de máxima eficiencia hidráulica, sabiendo que el ancho del canal es de 0.7 m, el espejo de agua 1.9 m, pendiente 0.001 y en coeficiente de rugosidad n = 0.025.
