Nestor Ejercicios Propuesto de Hidraulica 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION

DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

TAREA DE HIDRAULICA II

CONTENIDO

I. TUBERIAS EN SERIE, PARALELO Y EQUIVALENTE ............................................................. 2II. HIDRAULICA DE DEPOSITOS ................................................................................................ 3

III. HIDRAULICA DE RED DE DISTRIBUCION.............................................................................. 7IV. TUBERIAS RAMIFICADAS O ABIERTAS................................................................................. 8

V. SISTEMA HIDRAULICO DE REDES CERRADAS.................................................................... 9VI. ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL EN CANALES................. 16

VII. ENERGIA EN CANALES........................................................................................................ 16VIII. IMPULSO Y CANTANTIDAD DE MOVIMIENTO EN CANALES.............................................. 17IX. FLUJO UNIFORME EN CANALES ......................................................................................... 17

X. DISEÑO DE CANALES Y MAXIMA EFICIENCIA DE LAS SECCIONES ................................. 18XI. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO EN CANALES .............................................................. 18

XII. CANALES SIN Y CON REVESTIMIENTO .............................................................................. 19XIII. VERTEDEROS....................................................................................................................... 19

DR. NÉSTOR JAVIER LANZA MEJIAmartes, 22 de noviembre de 2011


DEPARTAMENTO DE HIDRAULICATAREA DE HIDRAULICA II

DR. NÉSTOR JAVIER LANZA MEJIA Martes, 22 de Noviembre de 2011 Página 2

I. TUBERIAS EN SERIE, PARALELO Y EQUIVALENTE

1. Se quieren transportar 520 lps a través de una tubería de fundición vieja (C1=100) con una pendiente dela línea de altura piezometrica de 1.0 m/1000 m teóricamente ¿Qué numero de tuberías de 40 cm seránnecesarias? ¿y de 50 cm? ¿y de 60 cm? ¿y de 90 cm?

2. Los depósitos A y D están conectados por el siguiente sistema de tuberías en serie: la tubería AB de 50cm y 2400 m de longitud, la tubería BC de 40 cm y 1800 m y la CD de diámetro desconocido y 600 m delongitud. La diferencia de elevación entre las superficies libres de los depósitos es de 25 m. a) determinarel diámetro de la tubería CD para el caudal que circula entre A y D sea de 180 lps, si C= 120 para todaslas tuberías. b) ¿Qué caudal circulara entre A y D si la tubería CD es de 35 cm de diámetro y si, además,conectada entre B y D existe otra tubería en paralelo con BCD y 2700m de longitud y 30 cm de diámetro.

3. 2.8 kgf/cm2. Determine la presión en el punto 1 por el método de tuberías equivalente. C= 120 paratodas las tuberías.

4. El sistema mostrado en la fig. tiene la siguiente geometría: H=30 m, L=150 m, D=150 mm, D1=250 mm,λ=0.027, λ1=0.018, Kval.=35. ¿calcular los caudales en cada tubería? desprecie las pérdidas de salida yllegada de los depósitos.

5. La tubería compuesta (sistema de tuberías en serie) ABCD está constituida por 6000 m de tubería de 40cm, 3000 m de 30 cm y 1500 m de 20 cm (C1=100). (a) Calcular el caudal cuando la perdida de cargaentre A y D es de 60 m. (b) ¿Qué diámetro ha de tener una tubería de 1500 m de longitud, colocada enparalelo con la existente de 20 cm y con nodos en C y D para que la nueva sección c-c sea equivalente ala sección ABC (C1=100), (c) si entre los puntos C y D se pone en paralelo con la tubería de 20 cm CDotra de 30 cm y 2400 m de longitud ¿Cuál será la perdida de carga total entre A y D para Q = 80 lps?




II. HIDRAULICA DE DEPOSITOS

6. La red abierta planteada muestra el sistema primario del sistema de abastecimiento de aguas de unmunicipio. Los datos requerido para el diseño son los siguientes: QB= 360 lps, QC= 190 lps, z1= 2640msnm, z2= 2635 msnm, z3= 2610 msnm. LAJ= 1350m, DAJ= 36 plg, LBJ= 2450m, DBJ= 30 plg yLCJ=1710m, DCJ=14 plg. Estudie las siguientes alternativas para la bomba: a) la bomba produce unacarga de 10 mca para el caudal de 360 lps, b) la bomba produce una carga de 50 mca para el caudal de360 lps y c) no colocar bomba. Haga sus conclusiones. C= 100.

7. Determine la carga H1, si H2= 3 m, Q1= 1.2 lps. Calcúlese los caudales Q2 y Q3, si los tramos entrenodos y los depósitos tienen las siguientes características: L= 8 m, D= 20 mm y C= 150.




8. Calcular el diámetro mínimo que debe tener una tubería de PVC, que discurre entre A y B con la rasantedada por el perfil longitudinal esquemático adjunto. Para que sea capaz de transportar un caudal de 500lps. Las perdidas localizadas en la embocadura y en los cambios de sección de la tubería se supondrániguales a 0.5 V2/2g. La línea piezometrica debe estar siempre al menos 1 m por encima de la línea de latubería.

9. Determine los caudales en cada tramo del sistema de depósitos, si para cada tramos los datosgeométrico son: L=100 m, D= 100 mm y λ = 0.030, H= 23 m, QK =QN= 10 lps.




10. De los tres depósitos con el mismo nivel de superficie H = 10 m, con tubos de igual dimensión (L= 50 m,d= 100 mm, C= 100) se unen a una tubería principal que se compone de tres tramos iguales (L1 = 80 m,d1 = 200 mm, C1 = 150). Determine: a) el caudal que se derrama a través de la tubería principal a laatmosfera, si las llaves de pase están completamente abiertas, b) las presiones en los nodos de lostramos y c) los caudales que circulan a través de los tubos de los depósitos a la tubería principal.

11. Calcular los diámetros de los conductos de la red abierta. Los caudales en E y F son respectivamente 25y 30 lps y el agua debe ser liberada con una presión mínima de 15 mca. Dibuje la línea piezometrica.




12. En la figura, se representa una red abierta y su geometría. Se desea que los caudales sean: QFG= 25lps, QFD= 30 lps y QBE= 11 lps desde la bomba. ¿Determine los diámetros DAE, DFD y DEFnecesarios? para que se satisfagan las condiciones impuestas por la bomba: potencia de 6 HP con unaeficiencia del 73%, si λ= 0.014.

13. La red abierta planteada muestra el sistema primario del sistema de abastecimiento de aguas de unmunicipio. Los datos requerido para el diseño son los siguientes: QB= 360 lps, QC= 190 lps, z1= 2640msnm, z2= 2635 msnm, z3= 2610 msnm. LAJ= 1350m, LBJ= 2450m, y LCJ=1710m, DCJ=14 plg.Estudie las siguientes alternativas para la bomba: a) la bomba produce una carga de 10 mca para elcaudal de 360 lps, b) la bomba produce una carga de 50 mca para el caudal de 360 lps y c) no colocarbomba. Haga sus conclusiones. C= 100.




14. Determine los caudales en cada tramo del sistema de depósitos, si para cada tramos los datosgeométrico son: L=100 m, D= 100 mm y λ = 0.030, H= 23 m, QK =QN= 10 lps.

III. HIDRAULICA DE RED DE DISTRIBUCION

15. Encontrar la distribución final de los caudales en la red cerrada, si el caudal de entrada a la red es ennodo 1, determinar el cuadro de presiones, si el coeficiente de rugosidad para todas las tuberías es de C= 100 y una presión mínima requerida de 10 mca. Qué tipo de fuente de abastecimiento propondría, untanque o una bomba, de sus razones.

Tramo 12 14

25

45

23

56

36

Longitud(m)

335

245

245

330

330

330

250

Diámetro (mm)

250

250

200

200

200

150

200




Nodo

1 2 3 4 5 6

Q(lpm)

- - 750

1500

1500

3750

Cota (m)

100

90

95

98

95

98

IV. TUBERIAS RAMIFICADAS O ABIERTAS

16. Un recipiente, en el que el nivel de agua se mantiene constante a la cota + 10, alimenta a los conductosBD y BF. En los nodos C y D se encuentran tomas de agua con caudales respectivos de 2500 y 2000litros/min; de E a F, el conducto pierde un gasto en su recorrido, a razón de 300 litros/min por metro delongitud. El agua deberá tener en cualquier punto, una presión mínima igual a 6 mca. ¿Calcular losdiámetros que deban darse al conducto?

17. Complete la tabla de la red abierta y determine los caudales en los tramos, para la segunda iteración el Zjresulto de 125.45 m (Qj=0). Método de Hazen Williams. Haga el esquema de la red abierta con suscaudales.

TUBERIA hp(m) K Q(lps) Q/hp

A J 1030.43 242.203

B J -5.42 -72.416

C J -25.42 2226.92

D J 5411.50

DZj= 0.03 m SUMA 0.384




18. En el sistema de distribución con una población de 4000 habitantes y una dotación de 300 lppd. El tramoAB no posee conexiones domiciliares. Si la presión mínima requerida es de 22 mca, ¿determine si esnecesario una torre para el estanque, si este tiene una altura de 5 m? Haga un detalle de la torre.

V. SISTEMA HIDRAULICO DE REDES CERRADAS

19. Encontrar la distribución final de los caudales en la red cerrada, si el caudal de entrada a la red es ennodo 1, determinar el cuadro de presiones, si el coeficiente de rugosidad para todas las tuberías es de C= 100 y una presión mínima requerida de 10 mca. Qué tipo de fuente de abastecimiento propondría, untanque o una bomba, de sus razones.

Tramo 12 14 25 45 23 56 36

Longitud (m) 335 245 245 330 330 330 250

Diámetro (mm) 250 250 200 200 200 150 200

Nodo 1 2 3 4 5 6

Q (lpm) - - 750 1500 1500 3750

Cota (m) 100 90 95 98 95 98




20. Si el sistema de tuberías, Q= 200 lps. ¿Qué caudal circula por cada tramo y cuál es la perdida de carga?

21. En la fig., la red está siendo abastecida por un tanque de almacenamiento. a) Establezca la distribuciónfinal de caudales, b) garantice una presión mínima de 14 mca en cada nodo. C=150. H=2.5 m

Tubería T1 12 23 34 54 65 36 67 16 87 18

L(m) 800 300 250 125 200 125 225 350 250 200 300

D(cm) 35 20 25 30 20 25 20 15 20 15 25

Q(lps) 63.58 32.89 12.11 82.11 6.83 65.17

Los datos en los nodos son:

Nodo T 1 2 3 4 5 6 7 8

Cota(m) 150 72 80 93 97 97 96 98 95

Qconcentado(lps) 70 65 25 63




22. En la figura, la red está siendo abastecida por una bomba que comunica una potencia de 18 CV. a)Establezca la distribución final de caudales, b) garantice una presión mínima de 14 mca en cada nodo.C=150. Las pérdidas de energía entre la fuente y el punto 1 es de 7 veces su carga de velocidad.

Tubería F1 12 23 34 54 65 36 67 16 87 18

L(m) 300 250 125 200 125 225 350 250 200 300

D(cm) 15 20 25 30 20 25 20 15 20 15 25

Q(lps) 63.58 32.89 12.11 82.11 6.83 65.17


23. En la figura la red está siendo abastecida por un tanque de almacenamiento. a) Establezca la distribuciónfinal de caudales, b) garantice una presión mínima de 14 mca en cada nodo. C=150. , c) calcule el caudaly la carga de la bomba si está comunicando una potencia de 18 CV., sabiendo que la perdida de energíaentre la fuente y el tanque es de 7 veces su carga de velocidad. ¿Necesita el tanque una torre? Haga undetalle constructivo del tanque. H=2.5 m

Tubería F1 12 23 34 54 65 36 67 16 87 18

L (m) 800 300 250 125 200 125 225 350 250 200 300

D (cm) 35 20 25 30 20 25 20 15 20 15 25

Q (lps) 63.58 32.89 12.11 82.11 6.83 65.17


Nodo F T 1 2 3 4 5 6 7 8

Cota 100 112 72 80 93 97 97 96 98 95

Qconcentado (lps) 70 65 25 63

Nodo F 1 2 3 4 5 6 7 8

Cota 65 72 80 93 97 97 96 98 95

Qconcentado(lps) 70 65 25 63




24. Si la perdida entre los nodos A y B es de 12 m. ¿determinar los caudales en las tuberías en la red?, si λ=0.032 (para todas las tuberías). La presión mínima requerida es de 12 mca. Calcule el cuadro depresiones.

Nodo A K C B S D

Cota 100 102 99 98 99 99

25. Determine la presión en el nodo 100 en la red cerrada, si la presión mínima requerida es de 15 mca(C=100).

Tubería 100-1 1-2 2-3 1-3 1-4 3-4

L (m) 1000 1500 1000 2000 2000 2000

D (cm) 40 35 30 15 25 25

Nodo 100 1 2 3 4

Cota (m) 45 0 3 1 0

Qconcentrado (lps) 30 30 30




26. Calcular la cota piezometrica y la cota topográfica disponible en los terminales A, B y C de la red detuberías cuyo esquema en planta se adjunta. La captación se realiza en el punto O a la cota 200, conuna presión de 5 mca. (C= 100)

Tubería OD DE EA EF DF FG GB GH HC DH

L (m) 500 1500 300 500 2000 500 500 300 200 2500

D (cm) 20 10 10 20 20 20 20 10 10 10

27. En el sistema mostrado en la figura es necesario transportar 200 lps hasta el punto 4, con una presión eneste punto de 2.8 kgf/cm2. Determine la presión del punto 1. Haga el balance de carga por el método deHardy Cross. La constante de Hazen Williams es de 120 para todas las tuberías.




28. Si el sistema de tuberías, Q= 200 lps. ¿Qué caudal circula por cada tramo y cuál es la perdida de carga?

29. Un recipiente A alimenta a la red cerrada. Las cotas están referidas a la superficie libre del agua en elrecipiente, al que se supone constante. En cada uno de los puntos C, D, E existen una toma de 30 lps auna presión mínima de 10 mca. ¿Calcular los caudales en los tramos y el cuadro de presiones? C= 150.Los datos geométricos de las tuberías de la red son:

Tubería AB BE ED DC BC EC

L(m) 10000 1500 1000 2000 1000 2000

D(cm) 40 35 30 25 15 5

Q(lps) 77.51 41.69 32.89

los datos en los nodos son:

Nodo A B C D ECota(m) 0 -45 -44 -42




30. Complete la tabla de la red cerrada. (C= 95). Dibuje la red cerrada balanceada y calcule las presiones enlos nodos, si la presión en 1 es de 7 kgf/cm2 y las cotas de los nodos son:

Nodo 1 2 3 4 5 6

Cota (m) 30 25 20 20 22 25

falta un dato

Tubería K Q(m3/s) Hp(m) 1.852(hp/Q) Qcorreg12 1190 405.7 +0.1373825 0.01910 22.5356 14322 1811.1 -0.0426216 1176 -0.08262

Delta Q= +0.0002123 0.05807 6.1234 34391 2084.5 +0.0181654 14322 -0.0118425

Delta Q=

31. Determinar el caudal, en los tramos de la red cerrada considerando que C= 100.




VI. ELEMENTOS GEOMETRICOS DE LA SECCION TRANSVERSAL EN CANALES

32. Determínese el ancho en la superficie, el área, el perímetro mojado, el radio hidráulico, la profundidadhidráulica y los factores de sección para los canales siguientes, si la profundidad de flujo es de 2.0 m, asímismo la velocidad media del flujo, si el caudal es de 5 m3/s. Determínese la profundidad critica y laenergía especifica mínima. ¿Determine el caudal máximo si la energía especifica es de 2.5 m? Haga losgráficos respectivos. a) Rectangular con b = 1.0 y 2.0 m, b) triangular con z = 1.5 y z = 2.0, c) trapecialcon b = 1.0 m, z = 0.5 y b = 2.0 m, z = 2.0 d) circular con do = 3.0 y 5.0 m

33. Preparar curvas que se muestran la variación de A/ALL, RH/RHHH con respecto a y/do, para unasección circular de diámetro do, ALL, RHLL son, respectivamente los valores del área y radio hidráulicopara la sección fluyendo llena.

VII. ENERGIA EN CANALES

34. Determine la carga hidráulica del vertedero rectangular, con una longitud de la cresta de 3 m, situada a 3m desde el fondo de un canal rectangular de 5 m de ancho. El caudal descargado es de 2 m3/s. Hagatodos los esquemas.

35. El caudal en un canal rectangular de 5 m de ancho es de 15 m3/s. Si la profundidad de flujo es de 1 m,¿es el flujo subcritico o supercrítico?

36. El agua en un canal rectangular de 3 m de ancho fluye a razón de 10 m3/s. Determínese el numero deFroude y el tipo de flujo para las profundidades de 30 cm., 1.0 m y 2.0 m. ¿cuál es la profundidad critica?,¿cuál es la profundidad alterna para dichas profundidades?, ¿cuál es la energía especifica en esascondiciones?

37. ¿Cuál es la profundidad de flujo en un canal rectangular, si el agua fluye en condiciones críticas con unavelocidad de 2 m/s?

38. Un canal rectangular tiene 6 m de ancho y el caudal es de 18 m3/s. Dibuje la curva de profundidad vr.Energía para estas condiciones. Determine la energía específica mínima y la profundidad alterna para laprofundidad de 30 cm.

39. Si en un canal rectangular el agua fluye a una profundidad de 3 m, con una velocidad media de 2 m/s,calcular la velocidad de flujo sobre una elevación de 60 cm. del fondo. ¿cuál será la profundidad de flujosi el fondo se hunde 15 cm? ¿Cuál es el máximo valor que puede mantenerse una elevación de fondodel canal para que se mantengan las condiciones de flujo aguas arriba de la elevación?

40. Si el agua en un canal rectangular de 3 m de ancho fluye a una velocidad de 5 m/s con una profundidadde 60 cm., determínese la profundidad de flujo, si el ancho del canal se contrae hasta un valor de 2.5 m.Calcular el ancho mínimo del canal en la contracción para que se no se alteren las condiciones del flujoaguas arriba.

41. La energía específica mínima posible para un cierto flujo es de 2.475 pie.lb/lb. Determine la descarga porpie de ancho.

42. Determine el tirante crítico par un flujo de 10 m3/s en un canal trapezoidal con un fondo de 3 m de anchoy la pendiente de los lados de 1 horizontal y 2 vertical.

43. Hacia arriba de una rampa de 0.5 pies de alto en un canal rectangular de ancho constante fluye a unrégimen de q = 5.75 p2/s como se muestra en la figura. Si la profundidad corriente arriba mide 2.3 pies,determinar la elevación de la superficie del agua corriente debajo de la rampa. Ignorara los efectosviscosos. (ver fig. E10.2ª, Pág. 633) FUNDAMENTOS DE MECANICA DE FLUIDOS.MUNSON YOUNGOKIISHI.EDITORIAL LIMUSA WILEY

44. Trazar el diagrama de energía específica para un canal ancho que transporta q = 50 p2/s. Determine: a)la profundidad critica, b) la energía especifica mínima, c) la profundidad alterna correspondiente a unaprofundidad de 2.5 pies y d) las velocidades posibles del si E = 10 pies.




45. Un flujo de 300 pie3/s ocurre a una profundidad de 5 pies en un canal rectangular de 10 pies de ancho.Calcule la altura mínima de un escalón plano que puede construirse en el fondo del canal, con el fin deproducir una profundidad crítica. ¿cual será el resultado si el escalón es mayor o menor que la alturamínima calculada?

46. Un canal circular de 3 pies de diámetro, conduce un gasto de 25 pies3/s, estímese el tirante crítico.

47. Un canal rectangular de 9 m de ancho transporta 7.30 m3/s con una profundidad de 10.90 m. a) Cual esla energía especifica b) determine si el flujo es subcritico o supercrítico. Haga todos los esquemas.

48. El agua fluye de manera estacionaria en un canal abierto de 0.4 m de ancho a una razón de 0.2 m3/s. Sila profundidad es de 0.15 m, determine la velocidad y si el flujo es subcritico o supercrítico. Tambiéndetermine la profundidad alterna del flujo si el tipo de flujo cambiara. Haga todos los esquemas.

VIII. IMPULSO Y CANTANTIDAD DE MOVIMIENTO EN CANALES

49. Si se permite que el agua fluya desde un reservorio hacia un canal de pendiente fuerte, de manera que lasuperficie libre del reservorio esta 3 m encima del fondo del canal en la entrada de este, calcular elcaudal unitario en el canal. Calcular el caudal si el canal tiene 4 m. de ancho.

50. Un canal rectangular de 6 m de ancho transporta 11 m3/s de agua y descarga en una solera protectorade 6 m de ancho, de pendiente nula, a una velocidad media de 6 m/s. ¿Cuál es la altura del saltohidráulico?, ¿Qué energía se absorbe en el salto hidráulico? Haga todos los esquemas.

51. Un canal rectangular de 6 m de ancho transporta 11 m3/s y descarga en una en una solera protectorade 6 m de ancho, de pendiente nula, a una velocidad media de 6 m/s. ¿Cuál es la altura de resaltohidráulico?, ¿Qué energía se adsorbe en el salto?

52. El flujo en un canal trapezoidal con pendiente lateral z = 2, y de ancho fondo de 2 m, es de 10 m3/s a unaprofundidad de 0.6 m. Determínese la profundidad alterna para que se forme un salto hidráulico.

53. Un gasto de 2.8 m3/s fluye en un canal circular de 1.8 m de diámetro. El tirante de flujo aguas arribas esde 0.61 m, determínese el tirante de flujo aguas abajo que provoque el salto hidráulico.

54. Se observa que el agua que se descarga dentro de un canal horizontal rectangular de 10 m de ancho,desde una compuerta de desagüe está experimentando un salto hidráulico. La profundidad del flujo y lavelocidad antes del salto son de 0.8 m y 7 m/s, respectivamente. Determine a) la profundidad de flujo y elnumero de Froude después del salto, b) la perdida de carga y la razón de disipación y c) la potencia quepudiera servir para generar energía, pero se perdió debido al salto hidráulico. Haga todos los esquemas yuna discusión para aprovechar esta energía.

IX. FLUJO UNIFORME EN CANALES

55. Un canal rectangular (n = 0.016) trazado con una pendiente de 0.0064 transporta 16 m3/s de agua. Encondiciones de de flujo critico, ¿Qué anchura deberá tener el canal? Haga todos los gráficos.

56. Un conducto circular de ladrillo liso llevara un flujo de 320 cfs a una velocidad de 8 fps cuando está lleno.a) Cual será la pendiente necesaria expresada como caída por milla. b) Identifique si el flujo es subcriticoo supercrítico. Haga todos los gráficos.

57. Un canal trapezoidal tiene un ancho de 20 pies en la base, pendientes laterales de 4 horizontales y 2verticales y n = 0.025. a) determine la pendiente normal correspondiente a una profundidad normal de3.36 pies, cuando el Q = 400 pies3/s, b) determine la pendiente critica y la correspondiente profundidadnormal cuando el caudal es 400 pie3/s, c) determine la pendiente critica correspondiente a la profundidadnormal de 3.36 pies y calcule el caudal correspondiente.

58. se tiene agua que fluye en un canal excavado en la tierra donde crece maleza de sección transversaltrapezoidal, con un ancho de fondo de 0.8 m, un ángulo del trapezoide de 60°, y una pendiente de fondo




de 3° de ángulo. Si la profundidad del flujo se mide en 0.52 m, determine la razón del flujo del agua en elcanal. ¿Cuál sería la respuesta si el ángulo del fondo fuera 1!?

59. Se transporta agua en un canal rectangular de concreto inacabado con un ancho de fondo de 4 pies y unflujo volumétrico de 51 p3/s. El terreno es tal que el fondo del canal tiene una caída en su elevación de 2pies por cada 1000 pies de largo. Determine la altura mínima del canal en condiciones de flujo uniforme.¿Cuál sería la respuesta si el fondo tuviera una caída de solo 1 pie por cada 1000 pies?

60. Fluye agua en un canal cuya pendiente de fondo es 0.003. Su sección transversal se muestra en lafigura. (ver pág. 695. Mecánica de fluidos. Fundamentos y aplicaciones. Yunus A. cengel y John M.cimbala). Las dimensiones y los coeficientes de Manning para las superficies de diferentes subseccionesse muestran en la figura. Determine la razón del flujo en el canal y el coeficiente de Manning eficientepara el canal.

X. DISEÑO DE CANALES Y MAXIMA EFICIENCIA DE LAS SECCIONES

61. En la figura, el caudal es de 400 p3/s fluyen a través de una transición; la sección rectangular tiene unancho de 8 pie y una profundidad de flujo de 8 pie. La sección trapezoidal tiene 6 pie de ancho en elfondo con lados de inclinación 1:1 y una profundidad de flujo de 7.5 pie. Determine la elevación z delfondo a través de la transición. (ver figura 12.10 , Pág. 490) MECANICA DE FLUIDOS. OCTAVAEDICION. VICTOR L. STREETER Y E. BENJAMIN WYLIE.EDITORIAL McGRAW HILL

62. Determine la cantidad mínima a utilizar de madera para poder revestir un canal trapecial con unainclinación de talud de tres horizontal y dos vertical, con una pendiente de fondo de 0.4% y un coeficientede Manning de 0.012. Haga todos los esquemas.

63. Diseñar un canal trapecial con un talud de 1 vertical a 0.5 horizontal si debe ser construido de concreto(n= 0.014) sobre un terreno cuya pendiente es de 0.000035. El canal debe transportar un caudal de 3.0m3/s, a una velocidad máxima de 0.5 m/s. El ancho en la superficie libre no debe de exceder de 4 m.

64. Determine la cantidad mínima a utilizar de piedra cantera para poder revestir 1000 m de un canaltrapecial con una inclinación de talud de tres horizontal y dos vertical, con una pendiente de fondo de0.4%. Haga los esquemas.

65. Determine el diámetro de una alcantarilla de concreto, si la relación de llenado es del 75%, y se traza conuna pendiente de 4 cm. por cada 5 Km. El caudal que debe de transportar es de 1.5 m3/s. Haga todoslos esquemas.

66. Se requiere diseñar un canal para transportar 14 m3/s con una pendiente del 0.4%. El canal se excavaren un terreno arenoso, no se revestirá pero se prevé que su plantilla quede recubierta con algo de gravay que crezca alguna vegetación. Hacer el cálculo según las siguientes alternativas: a) Usando lacondición máxima eficiencia b) con una relación de b/y0 = 2 y c) suponiendo que por el método deexcavación a emplear resulta conveniente que el tirante sea de 2.4 m

67. Un canal trapecial va a ser diseñado para un caudal de 11.33 m3/s y una pendiente de 0.16%. El canales sin revestir y para prevenir la erosión, la máxima velocidad permitida es de 1.35 m/s. Los taludes son1.5 horizontal a 1 vertical, el coeficiente de Manning es 0.025. ¿Qué profundidad de flujo y ancho en elfondo se pueden recomendar?

68. Se transporta agua a razón de 2 m3/s mediante un flujo uniforme en un canal abierto cuyas superficiesestán revestidas de asfalto. La pendiente del flujo es 0.001. Determine las dimensiones de la mejorsección transversal si la forma del canal es a) rectangular, b) trapezoidal.

XI. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO EN CANALES

69. Un canal rectangular localizado en una pendiente de 0.25% tiene un ancho de 6 m, un coeficiente deManning de 0.015 y transporta un caudal de 10 m3/s. a) Determine la profundidad normal y la




profundidad critica, b) ¿Cuál es estado de flujo?, c) Calcular la superficie del agua desde un remanso de1.40 m creado por una compuerta hasta un punto en el que la profundidad de flujo es 1% mayor que lanormal, d) ¿Qué tipo de perfil se forma?

XII. CANALES SIN Y CON REVESTIMIENTO

70. Verificar si el canal del problema 33, inciso b) es estable frente a la erosión. En el estudio de suelo resultaque el diámetro de la fracción arenosa es de 0.4 mm y que se trata de un suelo compacto.

71. Rediseñar el canal del problema 35, pero suponiendo que tanto en la plantilla como en los taludes se lecoloca un espeso revestimiento de grava angulosa de 55 mm de diámetro y D75 = 75 mm. Hacer laverificación por erosión. Nota: D75 - es tal que el 75% de la muestra en peso tiene un diámetro menorque ese.

XIII. VERTEDEROS

72. Determine la carga hidráulica del vertedero rectangular, con una longitud de la cresta de 3 m, situada a 3m desde el fondo de un canal rectangular de 5 m de ancho. El caudal descargado es de 2 m3/s. Hagatodos los esquemas.

Nestor Ejercicios Propuesto de Hidraulica 2

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