OBRAS HIDRAULICAS

ALUMNO: CATALAN CORCUERA CRISTIANOBRAS HIDRAULICASCalcular a los parmetros crticos de un canal de seccin rectangular de 4,00 metros de ancho por el cual circula un caudal de 48 m3/seg (radio hidrulico crtico, velocidad crtica, profundidad crtica, nmero de Froude, pendiente crtica).

Para flujo critico Fr = 1

Sabemos que el canal es de hormign n=0.015

2) Dado un caudal 48 m3/seg se quieren conocer los parmetros crticos que se obtendran si el mismo escurriera por un canal trapezoidal de b = 3,14 m y z1 = 2,4 y z2=1.8 CAUDAL48b =3.14Z1 =2.4Z2 =1.8

Si Fr = 1Por el metodo de tanteo hallando la altura critica:ycATA^3/TQ^2/g0.10.343.560.01234.860.52.105.241.75234.8615.247.3419.60234.861.26.798.1838.30234.861.59.449.4488.97234.861.610.409.86114.08234.861.923713.8111.22234.84234.86A1A2A3h1h20.010.310.010.260.210.301.570.231.301.031.203.140.902.602.061.733.771.303.122.472.704.712.033.903.093.075.022.304.163.294.446.043.335.003.96

Calculo de la velocidad critica:

Velocidad Critica = 4.02Calculo del permetro mojado

Radio hidraulico = (13.32/ 10.82) = 1.23

Permetro mojado = h1 + h2 + b = 4.28 + 3.39 + 3.14 = 10.82Calculo del radio hidraulico:

3) Dimensionar un canal rectangular de hormign para que pueda conducir por el mismo 4,85 m3/seg si la pendiente del terreno es de 0,0048 m/m. Determinar el rgimen en el cual circula el agua.

DatosCAUDAL 4.85PENDIENTE0.0048AREAbyRADIO HIDRAULICO by/(b+2y)

Mediante el criterio mnimo de energa :

Reemplazando los valores de rea y radio hidrulico en funcin con los valores anteriores:

Por criterio de mnima resistencia obtenemos que: b = 2yReemplazando el valor en la ecuacin anterior obtenemos:

n = 0.015por lo tanto: y = ((4.85 * 0.015) / /1.26*(0.0048(1/2)))(3/8) = 0.93

Sabemos que el Q = A*V, despejando obtenemos V = Q/Ay = 1.07 b=2y = 2*0.93 = 1.87

reemplazando : F = 0.92

F = 0.92; cuando F < 1 el flujo es subcrtico4) Dimensionar un canal de hormign trapecial utilizando el criterio de mnima resistencia para un caudal de 48 m3/seg si la pendiente del terreno es de 1 %0 Determinar los parmetros crticos. Desde el punto de vista hidrulico, la seccin del canal que tiene el menor permetro mojado para un rea dada tiene el transporte mximo y es conocida como la mejor seccin hidrulica o seccin hidrulicamente ptima.La seccin hidrulica ptima para un canal trapezoidal se da cuando:

n*Q/s^(1/2) =22.77

ycPARA*R^(2/3)13.461.730.501.0926.936.931.006.93310.3915.591.5020.433.110.7416.651.5522.293.12410.8216.901.5622.76Yc = 4.099Al tirante se le debe agregar la Altura de Borde Libre (o revancha), por encima de la superficie del agua. De la Figura 7.1 del Libro Hidraulica de Canales Abiertos de Ven Te Chow, obtenemos:Q = 48 [m3/s] Borde Libre BL = 0.50[m].El ancho de fondo del canal ser:

Parmetros Crticos.Tomando b = 3.607 [m].FACTOR DE SECCIN CRTICO:

A = rea correspondiente a la profundidad crtica T = ancho de la superficie libre del agua correspondiente a la profundidad crtica.- Tirante Crtico

YcTAA^3/T1.00004.764.1915.402.00005.929.52146.052.10006.0310.12171.942.30376.2711.37234.84Yc =2.3037

- Radio Hidrulico Crtico

- Nmero de Froude

- Pendiente Crtica

- Velocidad Critica

5) Dimensionar un canal de seccin trapecial aplicando el mtodo de los tanteos, con los siguientes datos: Q = 4,85 m3/seg, s = 0,004, z1 = 1,4, ; z2 =2.8 n = 0,024, b = 4.81 m, vadm = 0,4 m/seg

y (m)P (m)A (m2)R (m)A*R2/3V (m/s)0.15.280.520.100.110.110.36.221.760.280.760.360.46.692.480.371.280.510.4857.093.160.451.840.65A1A2A3h1h20.010.480.030.170.300.061.440.250.520.890.111.920.450.691.190.162.330.660.831.44V (0.65 m/s) > Vadm (0.40 m/s)Con los datos obtenidos no verifica la velocidad admisible. Para solucionar esto podemos cambiar la pendiente, revestir o proponer un salto o cada.Nosotros proponemos revestimiento de hormign, modificndose el n de Manning:Q =4.85S =0.004Z1 =1.4Z2 =2.8n =0.01b =4.81Vadm =0.4y (m)P (m)A (m2)R (m)A*R2/3V (m/s)0.15.280.520.100.110.110.25.751.100.190.370.230.36.221.760.280.760.360.3026.231.770.280.770.37A1A2A3h1h20.010.480.030.170.300.030.960.110.340.590.061.440.250.520.890.061.450.260.520.90V (0.37 m/s) < Vadm (0.40 m/s)

Al tirante se le debe agregar la Altura de Borde Libre, por encima de la superficie del agua. De la Figura 7.1 del Libro Hidraulica de Canales Abiertos de Ven Te Chow (pag 157), obtenemos:Q = 4,85 m3/s Borde Libre BL = 0,30 m.6) Dado un canal de tierra de seccin trapecial que evacua 2,48 m3/seg con una pendiente de fondo de 0,0048 m/m. El canal tendr una longitud de 14852m y aguas abajo del mismo se ubicar una alcantarilla. La cota de terreno en el punto de ingreso a la alcantarilla es de 425,8msnm. Disear el canal ptimo en seccin trapecial. Verificar el funcionamiento hidrulico.Seccin hidrulica ptima es aquella de mxima conductividad, es decir la del menor permetro mojado para un rea dada. Para el caso de una seccin trapecial, la seccin ptima es la que equivale a medio hexgono por lo que:

; ; ; Debido a que se trata de un canal de tierra se adoptan los siguientes parmetros:

Diseo del Canal:Partiendo de la ecuacin de Manning:

Agrupando los datos:

Reemplazando a A y R en funcin del tirante y:

Adopto:y = 1.00 [m] r = 0,25 [m] Entonces:

A = 1.73 [m2]Clculo del tirante crtico

Por medio de tanteos se llega a que:ycATA^3/TQ^2/g0.10.121.270.000.630.20.251.390.010.630.30.401.500.040.630.40.551.620.110.630.50.721.730.220.630.60.901.850.400.630.691.071.950.630.63Debido a que el tirante normal es mayor que el tirante crtico se verifica que el rgimen es subcrtico