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Taller Hidráulica de Canales

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Hidráulica INC4101

Ejercicios Flujo Variado

Hasta ahora hemos estudiado los conceptos de energía especifica, cantidad de movimiento y
fricción. Así como algunas aplicaciones sencillas para determinar los perfiles hidráulicos del flujo
gradualemente variado. Las tablas que a continuación se indican resumen algunos de estos
planteamientos.

Tabla 1 Ecuaciones para canales con sección rectangular, trapezoidal y circular.

Tabla 2 Ejemplos de régimen en flujos

Ingeniería Civil Universidad Católica de la Santísima Concepción


Tabla 3 Perfiles hidráulicos posibles para flujos gradualmente variados (Sc, pendiente critica)

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Ejercicio 1

Esboce todos los ejes hidráulicos que pueden ocurrir para todos las posibles combinaciones de z1 y
z2 en la figuras que aquí se indican.

Ejercicio 2

Un canal de sección rectangular se compone de dos tramos largos, comenzando en su primera


parte con una pendiente S1 = 0.0016 que cambia abruptamente (i.e. en un punto) a una pendiente S2
= 0.015 en el segundo tramo del canal. La rugosidad (n = 0.014), el ancho (B = 10 ft) y caudal (Q =
340 ft3/s) se mantienen constantes durante todo el canal (i.e. ambos tramos). Dibuje el perfil
hidráulico asociado a estas condiciones. Calcule las alturas normales y criticas respectivas, e
identifique cada uno de los perfiles hidráulicos presentes. ¿Existirán mayores cambios en el eje
hidráulico si a) el caudal baja a 130 ft3/s, b) la pendiente del segundo tramo disminuye a S2 =
0.0006?

Ejercicio 3

Un resalto hidráulico ocurre en un canal rectangular de 4 m de ancho que transporta 5 m3/s con una
pendiente de 0.004. La profundidad del agua después de resalto es 1.2 m. ¿Cuál es la altura antes
del resalto?¿Cuanta energía se pierde en el resalto?

Ejercicio 4

Un canal trapezoidal largo se utiliza para drenar agua desde un lago. El canal tiene un ancho de
fondo de 20 ft, pendiente laterales de 3:1, rugosidad de Manning n = 0.025, y pendiente longitudinal
S = 0.001. Determine el caudal que transporta el canal si la superficie del agua en el lago está 10 ft
por sobre el nivel del lecho del canal a la salida del lago.

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Ejercicio 5

Un embalse descarga sus aguas a un canal largo y de pendiente fuerte (canal 1) que es seguido de
un canal con pendiente suave (canal 2). Esboce e identifique los posibles perfiles hidráulicos a
medida que la superficie del agua asciende. Identifique la existencia de un resalto hidráulico para
cada caso analizado y la ubicación de éste (canal 1 ó 2).

Recuerde que la ecuación de Manning varia según el sistema de unidades utilizado.

Q = (1/n)AR2/3S1/2 para Sistema Internacional (metros)

Q = (1.49/n)AR2/3S1/2 para Sistema Británico (pies)

Importante notar que:

Las aplicaciones prácticas de los conceptos que estamos estudiando son diversas, por ejemplo a
continuación se indica el prediseño de una laguna de retención con evacuación del agua mediante
un canal rectangular. ¿Cómo se interpreta? Esto análogo a un canal que extrae agua desde un
lago.

Un buen ejercicio sería seguir la trayectoria de un río de la región e identificar las obras hidráulicas
existentes, y asimilar en cada una de ellas lo que han aprendido en este curso. Traten con el río laja
desde su nacimiento en el lago del mismo nombre.

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