HIDRAULICA TRABAJO TODO.docx

8/17/2019 HIDRAULICA TRABAJO TODO.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

TRABAJO ENCARGADO

RESOLUCION DE EJERCICIOS DE CANALES ABIERTOS

CURSO

HIDRAULICA I

DOCENTE:

ING. AUDBERTO MILLONES CHAFLOQUE

PRESENTADO POR:

INQUILLA SUCAPUCA, Edwin Aníba!!!!!!"#$%&' AROHUANCAC CHIPANA, (í)*+ Ra-!!!!!"#"#& LEON HUALLPA Ed/a F01!!!!!!!!!!!!! $%$'& SACACHIPANA MAMANI, Ui0 H+a)i+ !!""&2%#

Fan3 L4i5 H4a6an C)+1a!!!!!!!!!!!!!!!!!!! CALSIN 7APANA J4di*8 (ann05a!!!!!!!!"$%%9%

SEMESTRE: (I

PUNO PER

#$"&


2/33

1.-Dado un canal trapecial con un ancho de plantilla de 3m, con talud (m)

1.5:1, una pendiente longitudinal S0 = 0.0016 y aun coeiciente de rugo!idad

de n = 0.013, calcular el ga!to !i el tirante normal = ".60m.

D#$%S: dn = y = ".6m &n = 3m !0 = 0.0016 n = 0.013 m = ' =1.5:1

S%*+%+. $%D% ##+$+*%.

1/allamo! l 2rea del canal: ante! hallaremo! 4 ue e! el ancho !upericial del

canal.

tanα = 1

1.5=

2.6

x

Dnde: 7= 3.8m

9or lo tanto 4= 3.83.83 = 10.;m

uego el 2rea !er2:

A=( (B+b)2 ) y

A=( (10.8+3)2 )2.6

A=17.94 m2

3 xx

.

.b=3m

Y=


3/33

"/ allamo! el perelocidad:

V m=Q A=

71

17.94=3.96m / seg

++.S%*+% 9%? *##S.


4/33

1/colocamo! lo! dato! en el programa

"/ luego pa!amo! a calcular, pre!ionando el &otn calcular de e!te programa.


5/33

Donde el ga!to !era: @ = A0.A1m3B!

".- *alcular e ga!to ue circula por un canal de !eccin trapecial con lo! dato!

!iguiente!: #ncho de plantilla o &a!e &= 10t, tirante normal d n= ;.5t, pendientelongitudinal So= 0.0016, coeiciente de rugo!idad n= 0.013 y talud m=1.5:1.

Dato!:

dn = y= ;.5pie! ".58m &= 10pie! 3.05 So= 0.0016 n=0.013 m= 1.5:1

S%*+%

+.$%D% ##+$+*%.

1/primero hallaremo! el ancho !upericial (4):

10f

. 8.5ft

xx

10ft


6/33

tan∝= 1

1.5=

2.59

x

9or lo tanto 7= 3.;8m

"/ hallaremo! el 2rea del canal trape'oidal.

Area=( B+b2 ) y

Área=( 3.05+10.832 )2.59

Área=17.97 m2

3/luego hallaremo! el per


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Q= 1

0.013(1.45 )

2

3 (0.0016 )1

2 (17.97)

m3/¿s

Q=70.83 ¿

@ue conCertido en pie! !er2: @= "501 pie!3 B!

++.?S%*+% 9%? *##S:

1/9rimero colocamo! lo! dato! en dicho programa:

"/ luego pa!amo! a calcular, pre!ionando el &otn calcular de e!te programa.


8/33

De donde lo! re!ultado! conCertido! en pie! !er2n:

• @ = A0.; m3 B! ";8 pie!3B!


9/33

3. *alcular la tirante normal del luo de una alcantarilla de 36 pulgada! de di2metro

con!truida con una S = 0.0016 con n=0.015 ue tran!porta un ga!to de "0

pie!3B!eg. #plicando el mtodo gr2ico.

D#$%S:

Q=20 pies3

seg

D=36 pulg=3 pies

S0=0.0016

n=0.015

S%*+%:

#9+*#D% # E%?# S+S$# +FS

*#*+% D #+F

7pre!in para el !i!tema ingle!

C =1.48 R1 /6

n … … … … … … … … … … .(1)

Su!tituyendo el Calor de G*H de anning en la ecuacin de *he'y para calcular la

Celocidad !e tiene:

V =C √ S R … … … … … … … … … … … . (2) cuacin de *he'y

Su!tituyendo en la ecuacin de *he'y, !e tiene: (1) en (")

V =C √ SR=1.48 R1 /6

n √ SR=

1.48 R1/6+1 /2

n S1 /2=

1.486 R2/3

n S1 /2

V =1.486

n R2/3

S1/2

cuacin del caudal:

Q=VA………………………….(3)

?eempla'ando la ecuacin de anning para determinar la Celocidad en la ecuacin

de *audal


10/33

Q=1.486

n R2 /3 S1 /2 A

Di!tri&uyendo lo! Calore! para la ecuacin de anning:

Qn1,486 S1 /2

= A R2 /3

?eempla'ando lo! dato!:

(20)(0.015)

1,486 (0.0016)1/2= A R2/3

0.30

0.0594= A R2 /3

5.04= A R2/3

*on el Calor 5.0 entramo! a la curCa A R2/3

y al tocarla !e tra'a una hori'ontal a la

i'uierda donde !e leer2 el Calor del tirante normal.

dn=2.16 pies

5.04

9or lo tanto el 2rea &ale:

A= π D2

4 A=

π (3 )2

4

A=7.06 pies2

9ara el per


11/33

?adio hidr2ulico:

R= A P

R=7.06 pies2

9.42 pies

R=0.749 pies

allado la Celocidad normal

cuacin del caudal de!peado la Celocidad V =Q A

V =20 pies3 /seg

7.06 pies2

V =2.833 piesseg

De acuerdo con lo! dato! e!timado! !e puede reali'ar lo! c2lculo! del pro&lema

mediante programa *##S

Donde lo! re!ultado! e!ta dado! en el !i!tema internacional pue!to ue en el

pro&lema !e e!tuCo maneando el S+S$# +FS

%$?% 9?%F?## 9#?# # S%*+% D 9?%4#


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4. na alcantarilla de 3 pie! de di2metro, con una pendiente longitudinal de 0.0016,

calcular el tirante normal del luo para un gato de 15 pie!3B!eg. 9or el mtodo gr2ico.

D#$%S:

Q=15 pies3

seg

D=36 pulg=3 pies

S0=0.0016

n=0.015

S%*+%:


13/33

#9+*#D% # E%?# S+S$# +FS

*#*+% D #+F

7pre!in para el !i!tema ingle!

C =1.48 R1 /6

n … … … … … … … … … … .(1)

Su!tituyendo el Calor de G*H de anning en la ecuacin de *he'y para calcular la

Celocidad !e tiene:

V =C √ S R … … … … … … … … … … … . (2) cuacin de *he'y

Su!tituyendo en la ecuacin de *he'y, !e tiene: (1) en (")

V =C √ SR=1.48 R1 /6

n √ SR=

1.48 R1/6+1 /2

n S1 /2=

1.486 R2/3

n S1 /2

V =1.486

n R2 /3 S1 /2

cuacin del caudal:

Q=VA………………………….(3)

?eempla'ando la ecuacin de anning para determinar la Celocidad en la ecuacinde *audal

Q=1.486

n R2 /3 S1 /2 A

Di!tri&uyendo lo! Calore! para la ecuacin de anning:

Qn

1,486 S1 /2= A R2 /3

?eempla'ando lo! dato!:

(15)(0.015)

1,486 (0.0016)1/2= A R2/3

0.225

0.0594= A R2 /3

3.78= A R2 /3


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*on el Calor 5.0 entramo! a la curCa A R2/3

y al tocarla !e tra'a una hori'ontal a la

i'uierda donde !e leer2 el Calor del tirante normal.

dn=1.7 pies

3.A;

9or lo tanto el 2rea &ale:

A= π D2

4 A=

π (3)2

4

A=7.06 pies2

9ara el per


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V =15 pies3 /seg

7.06 pies2

V =2.13 piesseg

De acuerdo con lo! dato! e!timado! !e puede reali'ar lo! c2lculo! del pro&lema

mediante programa *##S

Donde lo! re!ultado! e!ta dado! en el !i!tema internacional pue!to ue en el

pro&lema !e e!tuCo maneando el S+S$# +FS

%$?% 9?%F?## 9#?# # S%*+% D 9?%4#


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5. Dado un canal trapecial con un ancho de plantilla de 3 m, con talud (m) 1,5,1, una

pendiente longitudinal So = 0.0016 y un coeiciente de rugo!idad de n = 0.013, calcular

el ga!to !i el tirante normal = ".60 m y Icon ue Celocidad circula el luo de agua a

traC! del canalJ

DATOS:

Y = 2.6 m

B = 3 m

So = 0.0016

N = 0.013


17/33

M = 1.5:1

SOLUCION:

Primero cac!amo" e #rea $i%r#!ica:

&"'a (orm!a )ie*e %e A = +, - B/2 +1

/ = 4/1 = = 4

B = 2 - , eema4amo" e* +1

A = +, -24 - ,/2

A = +4 - , A$ora reema4amo" )aore"

A= (3 )∗(2.6 )+(1.5 ) (2.6)2=7.8+10.14=17.94

A$ora cac!amo" e er7me'ro mo8a%o:

P

=

2a - , a=√ y2+ z2 y2 a= y √ 1+ z

2


18/33

P=b+2 y √ 1+ z2 eema4a*%o )aore":

P=3+2 (2.6 )√ 1+1.52

P=12.37

L!e9o cac!amo" e a%io i%ra!ico:

R= A P=

17.94

12.37=1.45

Cac!amo" e ca!%a:

Q= A R2/3 S1 /2

n

17.94∗1.452

3∗¿0.00161

/2

0.013

Q=¿

Q=71m3/s

Por !'imo cac!amo" a )eoci%a%:

V =Q A= 71

17.94=3.96m/s

• &SOLUCION PO CANAL&S.

Da%o !* ca*a 'raecia co* !* a*c$o %e a*'ia %e 3 m; co* 'a!%

+m 1;5;1; !*a e*%ie*'e o*9i'!%i*a So = 0.0016 !* coe(icie*'e

%e r!9o"i%a% %e * = 0.013; cac!ar e 9a"'o "i e 'ira*'e *orma =

2.60 m


19/33

Y = 2.6 m

B = 3 m

So = 0.0016

N = 0.013

M = 1.5.1

SOLUCION CON CANAL&S:

A,rimo" e ro9rama:

Coocamo" o" %a'o":


20/33

De"!>" %e $a,er cooca%o o" %a'o" $acemo" cic e* CALCULA:

@i*ame*'e )emo" o" re"!'a%o":


21/33


22/33

Q= A R2/3 S1 /2

n

Q=6.250.833

2/30.0015

1/2

0.012

E = 1.6 m3/"

Cac!a*%o a )eoci%a%:

= E/A = 1.6/6.25 = 2.5 m/"

CALCULAMOS &L MISMO &F&CICIO CON CANAL&S:

Primero a,rimo" e ro9rama:

Coocamo" o" %a'o":


23/33

De"!>" %e $a,er cooca%o o" %a'o" $acemo" cic e* CALCULA:

@i*ame*'e )emo" o" re"!'a%o":

Area $i%r#!ica = 6.25 m2


24/33

&"e8o %e a9!a = 2.5

Tio %e (!8o = "!,cri'ico

Per7me'ro mo8a%o = .5 m

eoci%a% = 2.5 m/"

Ca!%a = 1.6 m3/"

a%io $i%r#!ico = 0.33

A. n un canal trape'oidal de ancho de !olera 0,A m y talud K = 1, circula un caudal de

1,5 m3

s con una Celocidad de 0,;ms . *on!iderando un coeiciente de rugo!idad

de n = 0,0"5, calcularla pendiente del canal.

Dat!:

b = 0, m

9 = 1

= 1,5 m3

s

; = 0,8ms

# = 0,025

- = 7

-!%"$+


25/33


26/33

A = 1,85 m2

p=b+2 y √ 1+! 2

-"t+t"'#! a%!&', ' t+'#':

p=0,7+2(1,0633)√ 2

p=3,7075

L"'(!:

R= 1,875

3,7075

R=0,5057 m

Ca%$"%! ' %a *'#+'#t' -:

-"t+t"'#! a%!&' '# %a '$"a$+


27/33

;. allar el caudal de un canal de m27ima eiciencia hidr2ulica, !a&iendo ue el ancho

de !olera e! de 0,A m, el e!peo del agua 1,8 m, pendiente 0,001 y el coeiciente de

rugo!idad n = 0,0"5.

Dat!:

b = 0, m

T = = 1, m

- = 0,001

# = 0,025

= 7

-!%"$+


28/33

D' %a &'%a$+!#' ('!mt&+$a, ' t+'#':

E*'! '% a("a:

$ =b+2!y

1,9=0,7+2!y

!y=0,6 @.. 1B

H&'a:

A=(b+2!y)

A=(0,7+0,6) y

A=1,3 y

D' %a f


29/33

b y=2(√ 1+! 2−! ) @.. 3B

D


30/33

. D+'Ja& %a '$$+ "# (at! ' 2.5m3, %a *'#+'#t' %a &aa#t' '% $a#a% ' ' 0.2MMM.

Solución:

• T'#'m! $!m! at!:

=2.5m3

-= 0.0002

#=0.01

9= 1

;max=1m

;m+#=0.m

Aplicamos la ecuación de Manning

=1# R23B-12BA

Qn

s1

2

= A r2

3


31/33

0.0002¿¿

¿1

2¿

(2.5)(0.017)¿

0.0425

0.01414= A r

2

3 3= A r

2

3

C!m! ab'm! "' '% >&'a )+&>"%+$a ' "#a '$$+x+ma '/$+'#$+a R=d2

% *'&! a'm>

R= A p *!& %! ta#t! +("a%am!

y2 =

by+ y2

b+2.824 y 2b22=b2.822

2.82222b=0 b0.82=0

b=0.824y……….ecuac.. 1

"t+t"'#! 't' a%!& '# '# '% >&'a:

A=b2 = & A= 0.82B2=0.

A=0.8222 & A=1.822 @@.'$"a$. 2

"t+t"'#! a%!&' '# '% &a+! )+&>"%+$! R=" 2

3= Ar2

3 & 3=1.832B y

2

3

2

A=b2


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33/33

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