Assainissement
Páginas: 9 (2194 palabras)
Publicado: 22 de noviembre de 2012
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS “HIDRÁULICA GENERAL”
TRABAJO PRÁCTICO N° 6: CANALES EN MOVIMIENTO PERMANENTE UNIFORME
MATERIAL PREPARADO POR: ING. PATRICIA S. INFANTE, PROF. ADJUNTO ING. ALEJANDRA PUNTA, AYUD. DE PRIMERA MARÍA CECILIA MASETTI, AYUD. DE SEGUNDA AÑO: 2002
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL EJERCICIO Nº1
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJO PRÁCTICO N° 6CANALES EN MPU
HOJA Nº 2 DE 9.
Calcular el tirante normal, el crítico, la velocidad crítica y el número de Froude, para un canal de hormigón por el que circula un caudal Q. La sección transversal del canal es trapecial de base b y taludes laterales de 1:1, y la pendiente de fondo es i. DATOS: Q = 39 m /s b = 2 hn ⇒ (hn / b = 0.5) i = 0.005 n=0.013 B
3
INCÓGNITAS: hc hn Uc
hn
α
bCálculo de parámetros normales: Debe tenerse en cuenta que
2 ω = b * hn + h n * tg α
B = b + 2 * hn * tg α
siendo Como α = 45º ⇒ tg α = 1 Q = 39 m3/s n=0.013
2 ω = b * hn + hn
B = b + 2 * hn
i = 0.005
ω RH = χ
2 ω = b * h n + h n * tg α
como
χ =b+
2h n cos α
RH =
2 b * h n + h n * tg α b + 2h n * sec α
Considerando la fórmula de Manning para el cálculo del coeficientede Chezy:
C=
R1 / 6 H n
y
U = C RH * i
Se tantea el valor de la altura normal hn con las ecuaciones anteriores hasta verificar el caudal a erogar. Resulta así la siguiente tabla, producto de las iteraciones:
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL Condic. 1 b (m) 4 h (m) 1.39 n 0.013 RH (m) 0.942
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJO PRÁCTICO N° 6 CANALES EN MPU U(m/s) 5.23 ω (m2) 7.46 χ (m) 7.92 Q (m3/s) 39.2
HOJA Nº 3 DE 9.
Qini (m3/s) 39
El número de Froude resulta:
Fr =
Un g*ω B
=
5.23 9.81 * 7.46
= 1.59 6.77
Cálculo de parámetros críticos: Recordemos que para condiciones críticas el Fr = 1, y la velocidad crítica se calcula con la fórmula siguiente, la cual es necesario tantear para encontrar el valor de hc que verifica elcaudal.
Uc = g *
Resulta:
ωc
B
⇒ Q = Uc * ω c
Condición n 1 0.013
Q (m /s) 39
3
b (m) 4.
hc (m) 1.82
ωc (m ) 10.59
2
Bc (m) 7.64
ωc/Bc (m) 1.386
Uc (m/s) 3.688
Q´ (m3/s) 39.01
EJERCICIO Nº2 Calcular la altura normal de escurrimiento de un canal de hormigón premoldeado de sección trapecial con taludes 2:1 (H:V), que transporta un caudal de 10 m3/s con unapendiente de 0.0003 y un ancho inferior de la sección trapecial de 5m. Determinar el régimen de escurrimiento DATOS Q=10m3/seg. tgα=2/1 b=5m n=0.014 i=0.0003 Régimen
2 ω = b * h n + h n * tg α
INCÓGNITAS hn hc Fr
2 ω = b * h n + h n * tg α B = b + 2 * h n * tg α
ω RH = χ
χ =b+
2h n cos α
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJOPRÁCTICO N° 6 CANALES EN MPU
HOJA Nº 4 DE 9.
RH =
2 b * h n + h n * tg α b + 2h n * sec α
C=
R1 / 6 H n
U = C RH * i
Fr =
Un g*ω B
B
h α
b
Se itera adoptando el valor de h y se verifica con el caudal de 10m3/seg.. Los resultados son los siguientes: hn (m) 1.21 EJERCICIO Nº3 Un canal rectangular de hormigón (n=0.014) de 2.00 m de ancho tiene una descarga de 2m3/seg., con una pendiente de 0.001. Determinar la altura normal de escurrimiento. Se adopta una altura de agua y se itera con las ecuaciones siguientes, hasta verificar el caudal. hc (m) 0.67 Fr 0.37 Régimen RÍO O SUBCRÍTICO
Q = U* ω
ω = b * hn
χ = b + 2 * hn
RH =
ω χ
C=
R1 / 6 H n
U = C R H * i Fr =
Un g*ω B
La altura normal resultante de la iteración es: hn (m) ω (m2)0.77 1.54 χ (m) 3.54 RH (m) U(m/seg) 0.435 1.3 Fr 0.47 Q (m3/seg) 2
EJERCICIO Nº4. Calcular la altura normal y la altura crítica para un canal trapecial de ancho inferior de 5 m, con una pendiente de fondo de 0.003, taludes de 2:1 (2H:1V) y un caudal de conducción de 10 m3/seg., cuyo revestimiento es de hormigón (n=0.014). Determinar el régimen de escurrimiento. DATOS Q=10m3/seg. tgα=2/1 b=5m...
TRABAJO PRÁCTICO N° 6: CANALES EN MOVIMIENTO PERMANENTE UNIFORME
MATERIAL PREPARADO POR: ING. PATRICIA S. INFANTE, PROF. ADJUNTO ING. ALEJANDRA PUNTA, AYUD. DE PRIMERA MARÍA CECILIA MASETTI, AYUD. DE SEGUNDA AÑO: 2002
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL EJERCICIO Nº1
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJO PRÁCTICO N° 6CANALES EN MPU
HOJA Nº 2 DE 9.
Calcular el tirante normal, el crítico, la velocidad crítica y el número de Froude, para un canal de hormigón por el que circula un caudal Q. La sección transversal del canal es trapecial de base b y taludes laterales de 1:1, y la pendiente de fondo es i. DATOS: Q = 39 m /s b = 2 hn ⇒ (hn / b = 0.5) i = 0.005 n=0.013 B
3
INCÓGNITAS: hc hn Uc
hn
α
bCálculo de parámetros normales: Debe tenerse en cuenta que
2 ω = b * hn + h n * tg α
B = b + 2 * hn * tg α
siendo Como α = 45º ⇒ tg α = 1 Q = 39 m3/s n=0.013
2 ω = b * hn + hn
B = b + 2 * hn
i = 0.005
ω RH = χ
2 ω = b * h n + h n * tg α
como
χ =b+
2h n cos α
RH =
2 b * h n + h n * tg α b + 2h n * sec α
Considerando la fórmula de Manning para el cálculo del coeficientede Chezy:
C=
R1 / 6 H n
y
U = C RH * i
Se tantea el valor de la altura normal hn con las ecuaciones anteriores hasta verificar el caudal a erogar. Resulta así la siguiente tabla, producto de las iteraciones:
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL Condic. 1 b (m) 4 h (m) 1.39 n 0.013 RH (m) 0.942
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJO PRÁCTICO N° 6 CANALES EN MPU U(m/s) 5.23 ω (m2) 7.46 χ (m) 7.92 Q (m3/s) 39.2
HOJA Nº 3 DE 9.
Qini (m3/s) 39
El número de Froude resulta:
Fr =
Un g*ω B
=
5.23 9.81 * 7.46
= 1.59 6.77
Cálculo de parámetros críticos: Recordemos que para condiciones críticas el Fr = 1, y la velocidad crítica se calcula con la fórmula siguiente, la cual es necesario tantear para encontrar el valor de hc que verifica elcaudal.
Uc = g *
Resulta:
ωc
B
⇒ Q = Uc * ω c
Condición n 1 0.013
Q (m /s) 39
3
b (m) 4.
hc (m) 1.82
ωc (m ) 10.59
2
Bc (m) 7.64
ωc/Bc (m) 1.386
Uc (m/s) 3.688
Q´ (m3/s) 39.01
EJERCICIO Nº2 Calcular la altura normal de escurrimiento de un canal de hormigón premoldeado de sección trapecial con taludes 2:1 (H:V), que transporta un caudal de 10 m3/s con unapendiente de 0.0003 y un ancho inferior de la sección trapecial de 5m. Determinar el régimen de escurrimiento DATOS Q=10m3/seg. tgα=2/1 b=5m n=0.014 i=0.0003 Régimen
2 ω = b * h n + h n * tg α
INCÓGNITAS hn hc Fr
2 ω = b * h n + h n * tg α B = b + 2 * h n * tg α
ω RH = χ
χ =b+
2h n cos α
FACULTAD DE INGENIERIA U.N.Cuyo 3º AÑO- 2002 INGENIERIA CIVIL
HIDRÁULICA GENERAL TRABAJOPRÁCTICO N° 6 CANALES EN MPU
HOJA Nº 4 DE 9.
RH =
2 b * h n + h n * tg α b + 2h n * sec α
C=
R1 / 6 H n
U = C RH * i
Fr =
Un g*ω B
B
h α
b
Se itera adoptando el valor de h y se verifica con el caudal de 10m3/seg.. Los resultados son los siguientes: hn (m) 1.21 EJERCICIO Nº3 Un canal rectangular de hormigón (n=0.014) de 2.00 m de ancho tiene una descarga de 2m3/seg., con una pendiente de 0.001. Determinar la altura normal de escurrimiento. Se adopta una altura de agua y se itera con las ecuaciones siguientes, hasta verificar el caudal. hc (m) 0.67 Fr 0.37 Régimen RÍO O SUBCRÍTICO
Q = U* ω
ω = b * hn
χ = b + 2 * hn
RH =
ω χ
C=
R1 / 6 H n
U = C R H * i Fr =
Un g*ω B
La altura normal resultante de la iteración es: hn (m) ω (m2)0.77 1.54 χ (m) 3.54 RH (m) U(m/seg) 0.435 1.3 Fr 0.47 Q (m3/seg) 2
EJERCICIO Nº4. Calcular la altura normal y la altura crítica para un canal trapecial de ancho inferior de 5 m, con una pendiente de fondo de 0.003, taludes de 2:1 (2H:1V) y un caudal de conducción de 10 m3/seg., cuyo revestimiento es de hormigón (n=0.014). Determinar el régimen de escurrimiento. DATOS Q=10m3/seg. tgα=2/1 b=5m...
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