Laboratorio - HC

PROBLEMA 1

Calcular el tirante aguas abajo (y2) para un canal rectangular de base 8 pies que transporta un caudal de 40 pies3/s. Sabiendo que el fondo del canal sufre una caída de 1.5 pies.

g = 32.2 ft/s2

OJO: Se asumirá y1 = 2 ft.

SOLUCION

Datos:

Q = 40 pies3/s.

b = 8 pies.

Entonces:

q = Q/b = 40/8 = 5 pies2/s

Considerando una gravedad de 32.2 ft/s2

Determinamos el tirante crítico para la sección rectangular:[pic 1][pic 2]

Notamos que estamos en un régimen subcrítico ya que y1 > yc

Ahora calculemos la V1:

[pic 3]

Ahora podremos calcular E1:

[pic 4]

Recordando que E1 + Δz = E2

[pic 5]

Sabiendo que:

[pic 6]

Entonces:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Como es un régimen subcrítico:

[pic 10]

PROBLEMA 2

Un canal rectangular de base 3m de ancho conduce cierto caudal con un tirante de 1.25m. En cierta ubicación el ancho es reducido a 2.5m y el fondo del canal es elevado unos 0.2m.

• Estimar el caudal que transporta el canal si el nivel del agua se ve reducido 0.15m aguas abajo.
• ¿Cuál sería el tamaño del obstáculo para que el nivel del agua se mantenga constante aguas arriba y abajo?

PROBLEMA 3

Encontrar el tirante crítico para una energía específica de 1.5m en los siguientes canales:

• Canal rectangular de B = 2m.
• Canal triangular de z = 1.5.
• Canal trapezoidal con b = 2m y z = 1.

SOLUCIÓN

• CANAL RECTANGULAR:

Recordando el régimen crítico sabemos:

[pic 11]

Sustituyendo Ac = b * yc en la ecuación (1):

[pic 12]

Recordemos el Flujo por unidad de ancho (q = Q/b), entonces en la ecuación (2):

[pic 13]

Relación entre la velocidad y el tirante crítico:

En la ecuación 1, considerando que Q = A * V:

[pic 14]

Relación entre la energía mínima y el tirante crítico:

Recordando que:

[pic 15]

Reemplazando (3) en (4):

[pic 16]

[pic 17]

Entonces el tirante crítico es:

[pic 18]

[pic 19]

• CANAL TRIANGULAR:

Sustituyendo (Ac = z * y2c) y (T = 2*z*yc) en la ecuación (1):

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

Relación entre la energía mínima y el tirante crítico:

...