Obras Hidraulicas

1.- Un canal trapezoidal de ancho de solera b =2.5m, z= 1.5, esta excavado en tierra y n= 0.025, con una pendiente uniforme So = 0.0005 conduce un caudal de 5m3/s. Con el objetivo de dar carga sobre una serie de compuertas para tomas laterales, se desea utilizar un vertedero de cresta redonda y forma rectangular (Coeficiente de descarga C = 2) con una longitud de cresta de 7m. La altura de lacresta al fondo es P = 1.80m. Calcular el perfil del flujo y la longitud total X del remanso, considerando que termina al alcanzar un tirante 2% mayor que la normal. El coeficiente de energía es α = 1.
Datos:
Q = 5m3/s So = 0.0005 n= 0.025 b =2.5m P = 1.80m
z= 1.5 Y1 = 2%Yn C = 2 L =7m


Solución:
a) CalcularYn; Yc en función de Q y So.
Determino Yn.
Q= 1nAR2/3S1/2
Q= 1n(byn+zyn2)(byn+zyn2b+2yn1+z2)2/3S1/2
5= 10.025(2.5yn+1.5yn2)(2.5yn+1.5yn22.5+2yn1+1.52)2/3(0.0005)1/2
Yn = 1.375m
Q= A3gT
Q= (byc+zyc2)3gb+2zyc
11= (2.5yc+1.5yc2)3g2.5+3yc

Yc = 0.647m
b) Determinar sección de control.
Vertedero:
Q=2LH3/2
H=(Q2L)2/3
H=(52*7)2/3
H=0.50m
Yo=P+H
Yo=1.80+0.50
Yo=2.30m
Se hadeterminado la sección de control en la presa Yo = 2.30m.
c) Determinar el tipo de perfil.
Como Yn = 1.375; Yc = 0.647
Yn > Yc flujo Subcrítico, pendiente suave M.
Y1 >Yn> Yc Zona 1
Perfil M1
y1=10%*yn
y1=1.02*1.375
y1=1.40m
Rango [2.30; 1.40]

d) Determinar M y N.
ў= Yo+Y12
ў= 2.30+1.402
ў= 1.85m
ўb=1.852.5=0.74
N = 4.1
M = 3.9
e) Calcular J.
J= NN-M+1
J=4.14.1-3.9+1
J= 3.42
NJ= 4.13.42= 1.2
f) Calcular u; v.
Sección 1: Sección 2:
u1=y1yn=1.401.375=1.02 u2=Yoyn=2.301.375=1.673 V1=u1N/J=1.021.2=1.024 V2=u2N/J=1.6731.2=1.854
g) Hallar F( μ ,N); F (V,J)
Sección 1:Sección 2:
F1.02; 4.10 F1.673;4.10
V1=F(1.024;3.42) (F(1.854 ;3.42)

Sección | y | μ | V | F( μ ,N) | F (V,J) |
2 | 1.4025 | 1.673 | 1.854 | 0.0698 | 0.0977 |
1 | 0.647 | 1.02 | 1.024 | 0.7385 | 0.9276 |
Diferencia |   | 0.653 |   | -0.6687 |-0.8299 |

h) Calcular L.
L = Yn/So{(u1 - u2) - [F( μ1 ,N) - F (V1,J)]+(Yc/Yn)^(M)+(J/N)[F( μ2 ,N) - F (V2,J)]}
L = 3534.14m

i) Grafico del perfil.
Y | μ | V | F( μ ,N) | F (V,J) | X | L |
2.3 | 1.673 | 1.854 | 0.0698 | 0.0977 | 4420.640 | 0.000 |
2.15 | 1.564 | 1.716 | 0.0873 | 0.142 | 4078.130 | 342.510 |
2 | 1.455 | 1.578 | 0.1124 | 0.1512 | 3710.470 | 710.170 |
1.85 |1.347 | 1.439 | 0.149 | 0.196 | 3318.240 | 1102.400 |
1.7 | 1.238 | 1.301 | 0.2085 | 0.2696 | 2863.790 | 1556.850 |
1.55 | 1.129 | 1.162 | 0.323 | 0.4067 | 2265.770 | 2154.870 |
1.4 | 1.02 | 1.024 | 0.7385 | 0.9276 | 886.500 | 3534.140 |

2.- Un canal trapezoidal tiene un ancho de solera b=1m, talud z=1 y con una pendiente de 0.0008 conduce un caudal de 900 lt/seg en flujo uniforme con uncoeficiente de rugosidad n=0.025.A partir de cierta sección como se muestra en la figura es necesario aumentar la pendiente del canal a 0.20.
a) Calcular la distancia L1 que deberá revestirse de hormigón (n=0.015) considerando en el material en el que se excava el canal resiste hasta una velocidad de 1 m/s.
b) Calcular la distancia L hasta la cual se deja sentir la influencia del cambiode pendiente.
c) Calcular el perfil de flujo en el tramo revestido L1.(METODO PASO DIRECTO)

DATOS
Q = 0, 9 m3/s n = 0,015 b = 1 m
So = 0, 0008 g = 9, 8 m/s2 Z = 1
a) Determinar Yn ; Yc
Q=kn×A×R2/3×S1/2
0.9=10.015Yn+Yn2(Yn+Yn21+2Yn2 (0.0008)1/2
Yn= 0.630 m
Q=A3gT...