canales problema

Ejemplo
4.4
 Ejemplo
4.4 :: Un
Un canal
canal trapecial
trapecial de
de 2.50
2.50 m
m de
de ancho
ancho de
de plantilla,
plantilla, talud
talud 0.5:1
0.5:1 yy pendiente
pendiente conduce
conduce
 

12
12 en
en un
un tramo
tramo muy
muy largo
largo yy continua
continua aa través
través de
de la
la montaña
montaña por
por un
un túnel
túnel de
de sección
sección de
de herradura
herradura
de
de 33 mm de
de diámetro
diámetro .. El
El canal
canal esta
esta revestido
revestido de
de concreto
concreto con
con acabado
acabado liso
liso (( yy el
el túnel
túnel ,, de
de concreto
concreto
con
con acabado
acabado regular
regular ((
a)
a) Calcular
Calcular la
la pendiente
pendiente necesaria
necesaria para
para el
el túnel
túnel para
para que
que se
se inicie
inicie un
un salto
salto hidráulicohidráulico en
en el
el portal
portal de
de la
la
entrada.
entrada.
b)
b) Si
Si indicar
indicar que
que ocurrirá
ocurrirá con
con el
el salto
salto hidráulico.
hidráulico.
c)
c) Determinar
Determinar mínima
mínima que
que elimine
elimine el
el salto
salto hidráulico.
hidráulico.
d)
d) Obtener
Obtener el
el desnivel
desnivel ∆z
∆z entre
entre las
las dos
dos secciones
secciones que
que limitan
limitan lala transición,
transición, así
así como
como la
la pendiente
pendiente
necesaria,
necesaria, de
de manera
manera que
que se
se mantenga
mantenga en
en el
el mismo
mismo tirante
tirante normal
normal en
en el
el canal,
canal, aa lo
lo largo
largo de
de la
la
transición
transición del
del túnel.
túnel.

Solución
a.
a. Calcular
Calcular inicialmente
inicialmente le
le tirante
tirante critico
criticoen
en el
el canal
canal yy en
en el
el túnel,
túnel, así
así como
como el
el tirante
tirante normal
normal en
en el
el primero.
primero.
 Solución
 
TIRNATE
TIRNATE CRITICO
CRITICO (( con
con el
el parámetro)
parámetro)

== == 0.1371
0.1371

de
de la
la figura
figura 3.11
3.11 resulta
resulta que
que

== == 1.275
1.275 m
m

== 0.255.
0.255. por
por tanto
tanto

TIRNATE
CRITICO
CRITICO PARA
PARAEL
EL TUNEL
TUNEL (( con
con el
el parámetro)
parámetro)
 TIRNATE
 

==
= 0.2458
0.2458
de
de la
la figura
figura 3.12,
3.12, oo de
de la
la tabla
tabla 2.9,
2.9, resulta
resulta que
que

=
= =
= 1.368
1.368 m
m

=
= 0456.
0456. por
por tanto
tanto

TIRNATE
NORMAL EN EL CANAL. Su modulo de sección es.
 

= = 0.958
De la figura 2.7 que = 0.27 y por tanto el tirante normal vale.

= (0.27) (2.5) =0.675 m
POR LO TANTO ES MENOR QUE EL CRITICO Y EL REGIMEN EN EL CANAL ES SUPER CRITICO.

CALCULO DE ÁREA HIDRÁULICA, VELOCIDAD Y CARGA DE VELOCIDAD.
 A
  = [2.5 + 0.5(0.675)] (0.675) = 1.9153

V=
= 2.001 m

A
partir de
de la
la ecuación
ecuación de
de la
la energía
energía se
se calcula
calcula tirante
tirante Y1
Y1 que
que representaría
representaría en
en el
el portal
portal de
de entrada
entradaal
al túnel.
túnel. Desperdiciando
Desperdiciando las
las perdidas
perdidas
 A
  partir
en
en el
el tramo
tramo de
de transición
transición yy considerando
considerando que
que en
en este
este se
se mantiene
mantiene la
la misma
misma pendiente
pendiente en
en el
el canal.
canal. Se
Se tiene:
tiene:

0.02 (6) + 0.675 + 2.001 = Y1 +
2.796 = Y1 +

Se
Se debe
debe cumplir
cumplir también
también lala ecuación
ecuación de
de continuidad:
continuidad:

A1
A1 V1
V1 =
= 12
12

  LA SOLUCION
LA
SOLUCION DEL
DEL SISTEMA
SISTEMA DE
DE ECUACIONES
ECUACIONES (A)
(A) (B)
(B) ES
ES POR
POR TANTEOS.
TANTEOS. Por
Por ejemplo,
ejemplo, con
con y1/D
y1/D =
=
0.27,
0.27, y1
y1 =
= 0.81
0.81 m,
m, yy de
de la
la tabla
tabla 2.9
2.9 A1/
A1/ =
= 0.2107
0.2107 ,, A1
A1 =
= 1.8963
1.8963 ,, siendo
siendo la
lavelocidad
velocidad yy carga
carga
de
de velocidad
velocidad respectivamente;
respectivamente;

V1=
= 2.041 m
Y
Y la
la energía
energía especifica
especifica;

E1 = 0.81 + 2.041 = 2.851 m ˃ 2.83 m

Después
de
 Después
de una
una seria
seria de
de tanteos
tanteos adicionales
adicionales se
se tiene
tiene para
para y1/D
y1/D == 0.2715,
0.2715, y1
y1 == 0.8145
0.8145 m,
m, ee interpolando...