PROBLEMAS de Canales Abiertos 1
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PROBLEMAS: 1.- 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 coeficiente de rugosidad de n = 0.013, calcular el gasto si el tirante normal =2.60 m y ¿con que velocidad circula el flujo de agua a través del canal? DATOS: Y = 2.6 m b = 3m So = 0.0016 n = 0.013 M = 1.5:1 SOLUCIÓN: Cálculo del área hidráulica: A = b * y + zy 2 A = (3)(2.6) + (1.5)(2.6) 2 = 7.8 +10.14 = 17.94 m 2 Perímetro mojado: P = b + 2y √ 1+z 2 reemplazando valores: P = (3.0) + 2 (2.6) √ 1+1.5 2 = 3. 0 + 5. 2 √ 3.25 = 3 + 9. 3 7 = 12. 3 7 m Radio hidráulico: R= A P = 17.94 m 2 12.37 m =1.45 m A partir de la ecuación Q= AR 2 /3 S 1/ 2 n reemplazando valores, obtenemos: Q= ( 17.94 )( 1.45 ) 2/ 3 ( 0 . 0016) 1/ 2 0 . 013 =70.7=71 m 3 / s Calculando la Velocidad: v= Q A = 71 17.94 =3.96 m/ s 2.- Un canal rectangular va a llevar un caudal de 75 pies 3 /s, con una pendiente de 0.1 °/°°; si se le reviste con piedra lisa (n=0.013), ¿Qué dimensiones debe tener si el perímetro mojado debe ser mínimo?
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PROBLEMAS:
1.- 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 coeficiente de rugosidad de n = 0.013, calcular el gasto si el tirante normal =2.60 m y ¿con que velocidad circula el flujo de agua a través del canal?
DATOS:Y = 2.6 mb = 3mSo = 0.0016n = 0.013M = 1.5:1
SOLUCIÓN:Cálculo del área hidráulica: A = b * y + zy2 A = (3)(2.6) + (1.5)(2.6)2 = 7.8 +10.14 = 17.94 m2
Perímetro mojado: P = b + 2y√1+z2 reemplazando valores:
P = (3.0) + 2 (2.6) √1+1.52 = 3. 0 + 5. 2√3 .25 = 3 + 9. 3 7 = 12. 3 7 m
Radio hidráulico: R= A
P=17 .94m
2
12 .37m=1 .45m
A partir de la ecuación Q= AR
2 /3 S1 /2
n reemplazando valores, obtenemos:
Q=(17 .94 )(1 .45)2 /3 (0 .0016)1/2
0 .013=70 .7=71m3 /s
Calculando la Velocidad: v=QA
=7117 .94
=3.96m / s
2.- Un canal rectangular va a llevar un caudal de 75 pies3/s, con una pendiente de 0.1 °/°°; si se le reviste con piedra lisa (n=0.013), ¿Qué dimensiones debe tener si el perímetro mojado debe ser mínimo?SOLUCIÓN.
3.- Diseñar la sección normal de un canal principal de sección trapecial para un sistema de una pequeña zona de riego; por las características de los materiales, será revestido de concreto simple que conducirá un gasto de 2.5 m3/s, la pendiente de la rasante del canal es de 0.2°/°°.SOLUCIÓN: Datos: Q = 2.5 m3/s; S = 0.0002; n = 0.017; z= 1; velocidad máxima = 1 m/s; velocidad mínima = 0.4 m/s, piden determinar y; b principalmente.SOLUCIÓN
Graficando la sección a diseñar, tenemos lo siguiente:
4.- Se desea transportar un caudal de 100 m3/s, por un canal trapecial con una velocidad de 16 m/s, el canal será revestido de concreto (n=0.014) y las paredes tendrán un talud de 0.25:1. Calcular:a) Para la sección de máxima eficiencia hidráulica, el ancho de la plantilla del canal, el tirante normal y la pendiente longitudinal del canal S0
b) Si b = 6 m y con la pendiente calculada en el inciso anterior determine el gasto que puede conducir la nueva sección de máxima eficiencia hidráulica.
SOLUCIÓN:
