FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA INGENIERA CIVILASIGNATURA: HIDRAULICA Y LABORATORIO

FECHA: Lunes 11y martes 12 de agosto de 2014 TEMA: Aplicaciones de la ecuacin de energa especfica y de Cantidad de Movimiento; flujo crtico en Canales- Principios y propiedades (Cap. 3 y 4 de Ven Te CHow. Captulo 3 de Hubert CHanson. Captulo 1 de Eduard Naudascher )FECHA: Evaluacin a la hora de clase, mircoles 13 y jueves 14 de agosto hasta la pregunta 5. GUIA DE ESTUDIO No.2Para la fecha indicada debe saber contestar estas preguntas, sern temas para la primera evaluacin parcial del semestre.

1. Qu aplicaciones tiene la ecuacin de energa especfica para flujo permanente en canales? Cmo se analizan las transiciones en un canal? Cuntos tipos de transiciones se pueden presentar en un canal con flujo permanente (Ver Hubert CHanson Captulo 3)2. Cmo se expresa el cambio de momentum entre dos secciones de un canal? Qu expresa la ecuacin de fuerza especfica o Funcin de momentum? En qu casos es recomendable aplicar la ecuacin de energa especfica y cundo la ecuacin de fuerza especfica? 3. Qu caractersticas guarda la curva que representa la fuerza especfica-tirante (F:vsY) cuando se compara con la de energa especfica-tirante? A qu corresponde el punto de inflexin en ambas curvas?. Investigue: A qu se llama ecuacin de Navier-Stokes?. Qu tipos de fuerzas intervienen al formularla?4. Cules son las propiedades del flujo crtico en un canal que circula con flujo permanente?Qu aplicaciones tiene la condicin de flujo crtico en canales?. 5. Cmo se calcula la tirante crtica en un canal? Cuantos mtodos conoce para calcularla y qu limitaciones presentan? A qu se denomina caudal especfico en una seccin rectangular?Qu profundidad debe considerarse cuando se calcula la energa mnima en la seccin transversal de un canal circular? 6. Qu es una seccin de control en un canal?. Dnde se ubica una seccin de control para el flujo subcrtico y en dnde para el supercrtico? Desde dnde se controla un flujo subcrtico?7. Qu es un resalto hidrulico? A qu tipo de flujo pertenece?. Cmo se clasifica el resalto hidrulico de acuerdo con el nmero de Froude de la seccin de aguas arriba del canal?. A qu se llaman tirantes conjugadas? Cmo se puede estimar la longitud del resalto para disear disipadores de energa? (Ver CHow captulo 15, pginas 385-390 o ver H. CHanson captulo 3)8. Qu relacin existe en un canal rectangular de fondo horizontal, entre las tirantes conjugadas y1 y y2 (inicial y secuente) de un resalto hidrulico en funcin del nmero de Fraude? Encuentre una formulacin para la energa perdida en el resalto representada por E = E1- E2 en funcin de las tirantes conjugadas del resalto.

9. INVESTIGAR: Cmo se mide la velocidad y el caudal en un ro? Qu propiedad del flujo crtico se usa para medir caudales en canales? Qu forma general tiene la ecuacin para el caudal en un vertedero de pared delgada (Rectangular y Triangular)?. Qu forma general tiene la ecuacin para calcular el caudal en una canaleta Canaleta Parshall y en una canaleta de fondo plano? Qu caractersticas presenta el flujo bajo una compuerta?. Preparar el tema para informe escrito.

FECHA: mircoles 12 y jueves 13 de febrero de 2014 TEMA: Aplicaciones de la ecuacin de energa especfica, Momentum y flujo crtico en CanalesFECHA DE ENTREGA: mircoles 19 y jueves 20 de febrero a la hora de clase

TALLER 21. En un canal rectangular de 3m de ancho que transporta un caudal de 10 m3/s, calcular las siguientes propiedades del flujo:Elementos/propiedadesCASO 1CASO 2 CASO 3Unidades

Profundidad del flujo 0,81,22,5m

rea de la seccin transversal

Permetro mojado

Velocidad media del flujo

Nmero de Froude

Energa especfica

Energa mnima

2. En un canal rectangular que transporta un caudal de 15 m3/s se presenta una transicin que produce variaciones graduales del flujo de tal forma que las prdidas se consideran despreciables. De acuerdo con los datos que se entregan calcule los valores faltantes para llenar la tabla siguiente:Elementos/propiedadesCASO 1CASO 2Unidades

Aguas arribaAguas abajoAguas arribaAguas abajo

Profundidad del flujo 0,82,5m

Ancho del fondo5346

rea de la seccin transversal

Permetro mojado

Velocidad media del flujo

Nmero de Froude

Enrga especfica

Energa mnima

Tirante crtica

3. En un canal rectangular de 4m de ancho se construye un vertedero de cresta ancha de 0.8 m de alto. Si la profundidad medida sobre la cresta de la estructura es 1.0m y corresponde a la profundidad crtica, calcule el caudal y la profundidad aguas arriba antes de la estructura, asumiendo que no hay prdidas considerables de energa en el tramo de canal considerado.4. Un canal rectangular de 5 m de ancho transporta un caudal con una velocidad de 1,04m/s y 1,6 m de profundidad de agua. Si existe una rampa en el fondo del canal de 0,15m de alto, formada por el ascenso gradual del fondo ms adelante de la seccin anteriormente considerada, calcule la profundidad del agua despus de la rampa y el cambio en el nivel absoluto de la superficie del agua asumiendo que no debe presentarse una variacin considerable en la superficie del agua, las prdidas de energa son despreciables y el coeficiente alfa (corrector de velocidad) es uno . Cul sera la profundidad lmite en la seccin donde termina la rampa para que las condiciones del flujo no cambien?.Cul sera la altura mxima que podra alcanzar el escaln de la rampa para que las condiciones del flujo no cambien? 5. Un canal circular de 6.m de dimetro tiene una profundidad crtica de1,5m. Determine la descarga crtica.6. Un canal circular de 5 m. de dimetro conduce un caudal de 18m3/s. Determine la tirante crtica por dos de los mtodos estudiados.7. Un canal de seccin circular tiene un dimetro de 4m y conduce un caudal de 6 m3/s. Si la profundidad en el centro de una seccin es de 1,73 m, determine el estado del flujo en la seccin. Determine la tirante crtica y la energa mnima en la seccin.8. Un canal rectangular de 6 m de ancho y fondo horizontal, conduce una descarga de 100 m3/s. Si se produce un resalto hidrulico en el canal y la tirante despus del resalto (secuente) es de 12m, calcule: La tirante conjugada y la energa especfica antes y despus del resalto. Cunta energa se perdi en el fenmeno local? Determine la tirante crtica. Calcule las fuerzas especficas antes y despus del resalto. Clasifique el tipo de resalto que se presenta y determine su longitud. Calcule la potencia perdida por el resalto ( Ver Ven Te Chow captulo 15 pag. 388 y 389).9. Para el problema anterior construya en una misma hoja de papel milimetrado o con la ayuda del EXCEL las curvas fuerza especfica contra tirante y la de energa especfica contra tirante. Determine para los puntos de igual fuerza especfica el valor de las energas que le corresponden en la grfica E-Y y determine las tirantes respectivas. Evale de la grfica las diferencias de energa y comprela con el valor calculado en el problema anterior. Qu se puede concluir?10. Si el talud de un canal trapezoidal de 5m de ancho en el fondo que conduce 36 m3/s de agua es z=2 y se vara a z=3, en qu porcentaje vara la tirante crtica?. Determine la velocidad crtica media en la seccin del canal para cada caso.11. Un canal horizontal de seccin rectangular de 6 m de ancho transporta un caudal de 20 m3/s. Si existe un escaln vertical (con descenso brusco del fondo) de 0,30m aguas abajo del tramo de canal considerado, calcule la fuerza que ejerce el agua sobre la cara vertical del escaln e indique su direccin (Hacia aguas arriba o hacia aguas abajo), si la profundidad despus del escaln es 0,80 m. Qu ocurre con la fuerza si la profundidad y2, es MENOR que la altura del escaln?.12. Calcule la fuerza que se ejerce sobre la cara vertical de aguas arriba de un vertedero rectangular de cresta ancha de 0,5 m de alto colocado en un canal de fondo horizontal liso de 3m de ancho que transporta un caudal de 7 m3/s con una profundidad de 1,5m, si la tirante sobre el vertedero es la tirante crtica. Qu ocurre con la fuerza sobre la pared del vertedero si la profundidad sobre la cresta logra ser mayor que la profundidad crtica? 13. Un canal rectangular de 3 m de ancho y fondo horizontal, conduce una descarga de 10 m3/s. Si se produce un resalto hidrulico en el canal y la tirante antes del resalto es de 0,40m, calcule: A) La tirante conjugada y la energa especfica perdida despus del resalto. B) Determine los nmeros de Fraude correspondientes. C) Clasifique el tipo de resalto que se presenta y determine su longitud. D) Calcule la potencia perdida por el resalto.14. Calcule la fuerza que se ejerce sobre la cara vertical de aguas arriba de una compuerta deslizante colocada en un canal rectangular de fondo horizontal liso de 4m de ancho que transporta un caudal de 5 m3/s con una profundidad de 1.5m antes de la compuerta, si la abertura de la compuerta es de 0.6m y la profundidad del agua aguas abajo de la compuerta es la tirante crtica.

ENTREGAR POR ESCRITO LOS NMEROS PARES RESUELTOS