Este documento presenta una introducción a la hidráulica y sus principales conceptos. Explica que el movimiento de fluidos puede clasificarse según el tiempo, espacio, gravedad y fuerzas viscosas. Define los tipos de flujo como permanente, no permanente, uniforme, variado, subcrítico, crítico y supercrítico. También describe las características hidráulicas de canales como la sección transversal, pendiente, coeficiente de rugosidad, velocidad y caudal.
1. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
2. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
I. Introducciòn
Fzas. viscosas
Tiempo
Espacio
Gravedad
Tipos
de
flujo
Re
Re<2000, F. laminar
Re>4000, F. Turbulento
2000<Re<4000,
F.transiciòn
F. Permanente
F. No Permanente
F. Uniforme
F. Variado
Si cumple Manning
F.R.V
F.G.V
F
F. Subcrìtico
F. crìtico
F. Supercrìtico
F < 1
F = 1
F > 1
NO cumple Manning
υ
d
v
Re
=
Hidráulica
de
tuberías
Hidrología
Hidráulica
de
canales
3. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
3
El movimiento de los
fluidos puede
clasificarse de muchas
maneras, según
diferentes criterios y
según sus diferentes
características, este
puede ser:
Con respecto
al:
Tiempo Espacio
Gravedad Fuerzas
Viscosas
I. Introducción
4. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
4
Tiempo
F. Permanente F. No Permanente
T
Sus parámetros son constantes: y, A, V Sus parámetros no son constantes: y, A, V
PP
Q
T
PP
Q
Época de
avenidas:
+PP +Q
Época de
estiaje:
-PP -Q
Época de
estiaje:
-PP -Q
PP
Q
Y
Y
I. Introducción
5. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
5
Tiempo
F. Permanente F. No Permanente
Sus parámetros son constantes: y, A, V Sus parámetros no son constantes: y, A, V
Época de
avenidas:
+PP +Q
Época de
estiaje:
-PP -Q
Fondo del río
y= profundidad
Fondo del río
y
y
I. Introducción
6. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
PP: precipitación, lluvia (mm)
Set
PP
Q
Época de
avenidas:
+PP +Q
Ag.
E M
Meses
húmedos
+PP +Q
Meses secos
-PP -Q
Q(m3/s) Infiltración
Evapotranspiraciòn
Evaporaciòn
Transpiraciòn
I. Introducción
Tiempo
7. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
F. Uniforme F. Variado
F. Gradualmente
Variado: FGV
F. Rápidaménte
Variado: FRV
Sus parámetros son
constantes: y, A, V
Fondo del río
y= profundidad
Sus parámetros NO son
constantes: y, A, V
Sus parámetros NO son
constantes: y, A, V
Varía gradualmente Varía rápidamente
F. No Uniforme
De forma continua De forma discontinua
I. Introducción
Espacio
8. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
F. Gradualmente
Variado: FGV
Varía gradualmente
FGV
F. Rápidaménte
Variado: FRV
FRV
Varía bruscamente
Y Azud
Eje del rio
Qrìo
Qder. Para satisfacer una necesidad hídrica:
poblacional, industrial, agrícola, etc
Qder.
Azud
Azud
I. Introducción
Espacio
10. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Yn1
Yc
Yc: Tirante crìtico
Flujo normal, flujo uniforme
Manning
Q = (1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Yn1: Tirante normal
Punto de control:
Separa ag. Arriba un
flujo lento y ag. Abajo
un flujo rápido.
En este punto se dan
las condiciones crìticas
Q = (1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Yn2: Tirante normal
F<1 : Flujo lento
F>1 : Flujo ràpido
Yn3
Flujo normal,
flujo uniforme
Manning
Q = (1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Yn3: Tirante normal
F<1 : Flujo lento
Flujo lento F<1
Flujo ràpido
F>1
Yc
Ec. Flujo crítico
Flujo lento F<1
Yc: Tirante crítico
Ac: Àrea es crítico
Tc: espejo de agua es crítico
Vc: Velocidad es crítico
Flujo
crítico
F=1
Flujo
crítico
F=1
R.H:
Resalto
hidráulico
R.H: es el
cambio del
flujo rápido al
flujo lento
d.t.m.q se
logre disipar
la energía.
F>1 F<1
11. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Y1
Y1 : Tirante conjugado menor
Tirante supercrítico
Y2 : Tirante conjugado mayor
Tirante subcrítico
Y1 A1 V1 F1 > 1 Supercrítico
Y2 A2 V2 F2 < 1 Subcrìtico
Y1
b
Y2
b
F1>1 F2 < 1
Ràpido Ràpido
Lento
Lento
F=1
Y2
Yc
RH
RH: Resalto hidráulico
Es un cambio del
flujo rápido al flujo
lento d.t.m.q Ǝ
disipación de energía
12. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Gravedad
F. Subcrítico F. Supercrítico
F. Crítico
Flujos lentos Flujos rápidos
Las velocidades son
menores
Las velocidades
son mayores
Se da en
pendientes suaves:
°/oo
Se da en
pendientes fuertes:
°/o
Y A
Y A V
V
F. Lento
F.
Ràpido
F.
Crìtico
S :1‰ = 0.001, en 1000m baja 1m
S :1% = 0.01, en 100m baja 1m
Y
Y
I. Introducción
Flujo lento F<1
Flujo ràpido F>1
Flujo crítico F=1
13. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
II. Características Hidráulicas
CARACTERÍSTICAS QUE INFLUYEN EN EL ESTUDIO Y
DISEÑO DE UN CANAL
•Sección
transversal.
•Pendiente
longitudinal
•Coeficiente de
rugosidad
•Velocidad
•Caudal
•Radio
hidráulico
•Perímetro
mojado
Geométricas Constructivas Hidráulicas
14. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
II. Características Hidráulicas
CARACTERISTICAS HIDRÁULICAS DE LA SECCION TRANSVERSAL
b
y A: Área de la sección
A
T
P: Perímetro mojado
R: Radio Hidráulico
P
R=A/P
Donde:
y = tirante de agua
b = ancho de solera
T = espejo de agua
Y : profundidad media y =A/T
Q
F
Tipo de
flujo
15. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
Secciones
más
frecuentes
II. Características Hidráulicas
16. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
17. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
III. Flujo Uniforme
F. Uniforme Se dice que el FLUJO ES UNIFORME, si
los parámetros : y, A , V, de cada sección
se mantienen constantes
i
• Una de las condiciones para que se
desarrolle un flujo uniforme en un canal,
es que la pendiente sea pequeña, por lo
que los tirantes normales se toman iguales
a los verticales
ii
• SE = SW = SO = S
• SE = Pendiente de la línea de energía
• Sw = Pendiente de la superficie libre del
agua
• SE = Pendiente del fondo del canal
18. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
La masa que entra
al volumen es igual
a la que sale.
Q=AxV
Donde:
A: área de la sección
transversal
V: velocidad media
V1
A1
V2
A2
EC. CONTINUIDAD
III. Flujo Uniforme
19. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
E1
E2
E1 E2 Pérdida
D h
P=D*g*h
Patm=0
P
P.E
D*g*h
D*g
Y
Y
Y
III. Flujo Uniforme EC. DE LA ENERGÍA
E= Z + P + V^2
D*g 2g
E= Z + Y + V^2
2g
E= Z + P + V^2
D*g 2g
D*g*H
20. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
En unidades métricas En unidades inglesas
Q: caudal (m3/s)
n: rugosidad
A: área hidráulica (m2)
R: radio hidráulico (m)
S: pendiente
Q: caudal (pie3/s)
n: rugosidad
A: área hidráulica (pie2)
R: radio hidráulico (pie)
S: pendiente
Donde: Donde:
Velocidad
III. Flujo Uniforme EC. DE MANNING
Vidrio n:0.010
Cemento pulido n: 0.013
Concreto nuevo n: 0.014
Concreto años n: 0.015
Mampostería n: 0.018
Tierra n: 0.025
Ríos n: 0.035
21. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
Perfil
Placa
fija
Vmàx: (0.75-0.85)Y
Vmàx
Teoría Real
Vm = (1/n)*R^(2/3)*S^0.5
Sección transversal
0.5m/s
1m/s
1.5m/s
2m/s
Vm = (1/n)*R^(2/3)*S^0.5
Q= (1/n)*A*R^(2/3)*S^0.5
(pie3/s)
Q= 1.486*(1/n)*A*R^(2/3)*S^0.5
(m3/s)
Y
Vm =1.486(1/n)*R^(2/3)*S^0.5
(m/s)
(pie/s)
22. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
Sección rectangular
T
Y
b
A: Área de la sección
P: Perímetro mojado
R: Radio Hidráulico
Donde:
y = tirante de agua
b = ancho de solera
T = espejo de agua
A: Área de la sección
A=b*Y
P: Perímetro mojado
b
P = b + 2Y
T
b
R: Radio Hidráulico
R = A
P
Y: Profundidad media
Y = A
T
T = Espejo de agua
T = b
Y = Y
Solo para una
sección
rectangular
Y = b*Y
b
Y = Y
23. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
Sección trapecial
T
Y
b
Ɵ
Ɵ
Ɵ
Z
1
A: Área de la sección
P: Perímetro mojado
R: Radio Hidráulico
Donde:
y = tirante de agua
b = ancho de solera
T = espejo de agua
Z: Talud
Es el valor de la
horizontal, siempre y
cuando la vertical sea
igual a 1
Ɵ
3
2
Ɵ
3/2
2/2
Ɵ
Z=1.5
1
24. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Sección trapecial
Ɵ
2
Ɵ
3/2
2/2
Ɵ
Z= 1.5
1
Ɵ
Ɵ
Z=1
1
Z: Talud
Es el valor de la horizontal,
siempre y cuando la vertical sea
igual a 1
TgƟ = 1/Z
3
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
Ɵ=45 Ɵ
Z=1
1
Ɵ=60 Ɵ
Z=0.577
1
25. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Sección trapecial
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y
b
Espejo de agua: T
T = b + 2ZY
Ɵ
Z
1
Ɵ
Y
b
b
X X
Y
Ɵ
X
Ɵ
1
Z
TgƟ = Y = 1
X Z
X = ZY
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
X = ZY X = ZY
T = b + 2*ZY
26. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Sección trapecial
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y
b
Área Hidráulica: A
A = bY + ZY^2
Ɵ
Z
1
Ɵ
Y
b
X X
T
b
A = (b + T)Y
2
A = (b + b + 2ZY)Y
2
X = ZY
A = (2b + 2ZY)Y
2
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
T = b + 2ZY
b
T
Y
T = b + 2ZY
A = 2(b + ZY)Y
2
A = bY + ZY^2
27. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Sección trapecial
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y
b
Perímetro mojado: P
P = b + 2Y(1 + Z^2)^0.5
Ɵ
Z
1
Ɵ
Y
b
X X
T
b
X = ZY
Ɵ
ZY
Y
Y(1 + Z^2)^0.5
(Y^2 + Z^2*Y^2)^0.5
Radio Hidráulico: R
R = A/P
Y : profundidad media y =A/T
V. F. Uniforme–Características hidráulicas de un canal
28. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
IV. Ejemplos aplicativos
1.Se tiene un canal con b=1m, Y=1m, la relación H:V es 5:4, n=0.014
(concreto nuevo), S:1.15‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y=1m
b=1m
Sol:
A = b*Y + Z*Y^2
P = b + 2Y(1 + Z^2)^0.5
R = A/P
Manning
Q=(1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Ɵ Ɵ
4/4=1
Z =5/4 =1.25
A= 1*1 + 1.25*1^2 =2.25m2
P = 1 + 2*1*(1+1.25^2)^0.5=4.2016m
= 0.536m
Q = (1/0.014)*2.25*0.536^(2/3)*(0.00115)^0.5
Q = 3.596m3/s
Q = A*V V = Q/A 1.595m/s
Z: talud, es el
valor de la
horizontal,
cuando la
vertical es = 1
5
4
29. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
IV. Ejemplos aplicativos
1.Se tiene un canal con b=1m, Y=1m, la relación H:V es 5:4, n=0.014
(concreto nuevo), S:1.15‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y
b
T = b + 2ZY
Sol:
Y : profundidad media y =A/T
Tipo de Flujo: F (Nùm. De Froude)
A = bY + ZY^2
A= 1*1 + 1.25*1^2 =2.25m2
T = 1 + 2*1.25*1 = 3.5m
y =A/T 2.25m2
3.50m
0.643m
1.595m/s
(9.81*0.643)^0.5
0.63 < 1, flujo lento
F
La energía:
E = Y + V^2
2g
1 + 1.595^2
2*9.81
1.13m
30. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
1.Se tiene un canal con b=1m, Y=1m, la relación H:V es 5:4, n=0.014
(concreto nuevo), S:1.15‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y=1m
b=1m
A= 2.25m2
P = 4.2016m
Q = 3.596m3/s
V = 1.595m/s
T = 3.5m
F = 0.63 < 1
flujo lento
E =1.13m
31. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
2. Se tiene un canal que fluye 3.5941m3/s, con b=1m, la relación H:V es
5:4, n=0.014 (concreto nuevo), S:1.15‰, hallar el tirante y el tipo de flujo
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y=?
b=1m
Ɵ
5
4 Ɵ
4/4=1
Z=5/4=1.25
A = b*Y + Z*Y^2
P = b + 2Y(1 + Z^2)^0.5
Q=(1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
A= 1*Y + 1.25*Y^2 … (1)
P = 1 + 2*Y*(1+1.25^2)^0.5 … (2)
Q*n = A*R^(2/3)
S^0.5
Q*n = A*A^(2/3)
S^0.5 P^(2/3)
R = A/P
Q*n = A^(5/3)
S^0.5 P^(2/3)
^3
^3
Q*n = A^5 … *
S^0.5 P^2
^3
(1), (2), Q, n, S *
Y = 1.000m
3.5941*0.014 = (1*Y + 1.25*Y^2 )^5
0.00115^0.5 (1 + 2*Y*(1+1.25^2)^0.5 )^2
^3
Y reempl. (1) A = 2.25m2 V=Q/A=1.5974m/s
T = b + 2ZY = 3.5m
32. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
2.Se tiene un canal que fluye 3.5941m3/s, con b=1m, la relación H:V es
5:4, n=0.014 (concreto nuevo), S:1.15‰, hallar el tirante y el tipo de flujo
Ɵ
Z
1
Ɵ
T
Y=1m
b=1m
A= 2.25m2
P = 4.2016m
Y = 1.000m
V = 1.595m/s
T = 3.5m
F = 0.63 < 1
flujo lento
E =1.13m
33. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Uso de tablas:
A = π*R^2
D=1m A = π*D^2
4
P = π*D
A = π*R^2
2
P = π*D
2
D=1m
Y =0.5m
A = π*0.5^2 = 0.7854m2
P = π*1 = 3.1416m
A = π*0.5^2 = 0.3927m2
2
P = 0.5*π*1 = 1.5708m
D
Y
Y = 0.5 = 0.5
D 1
A = 0.3927
D^2
A = 0.3927*1^2
A = 0.3927m2
P = 1.5708
D
P = 1.5708*1
P = 1.5708m
R = A/P =0.3927/1.5708 = 0.25m
R = 0.25
D
R = 0.25
1
R = 0.25m
D=1m
34. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Uso de tablas:
A = π*R^2
D=1m A = π*D^2
4
P = π*D
A = π*0.5^2 = 0.7854m2
P = π*1 = 3.1416m
D
Y
Y = 1 = 1.0
D 1
A = 0.7854
D^2
A = 0.7854*1^2
A = 0.7854m2
P = 3.1416
D
P = 3.1416*1
P = 3.1416m
R = A/P =0.7854/ 3.1416m = 0.25m
R = 0.25
D
R = 0.25
1
R = 0.25m
35. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
3. Se tiene un canal con D =1.2m, Y =0.9m, n=0.014 (concreto nuevo),
S:1.2‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
D=1.2m
Y =0.9m
T = ?
D=1.2m
Y =0.9m
Ɵ
T/2 T/2
0.6m 0.6m
0.3m
0.3m
Ɵ
a a
a=60º
Ɵ = 360-2*a Ɵ= 240º
Ɵ= 240º*2πrad
360º
Ɵ = 4.189rad
radianes
grados
A =
A = (4.189 – sen240)*1.2^2 = 0.9099m2
8
P =
P = 4.189*1.2 = 2.5134m
2
T = 1.0392m
T =
T = (sen120)*1.2 = 1.0392m
Ɵ
radianes
T/2
0.3m
a
0.6m
0.5T =( 0.6^2-0.3^2)^0.5
T =2*( 0.6^2-0.3^2)^0.5 = 1.0392m
S:1% =0.01
S:1‰ =0.001
S:0.1‰=0.0001
T
R =0.6m
36. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
3. Se tiene un canal con D =1.2m, Y =0.9m, n=0.014 (concreto nuevo),
S:1.2‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
D=1.2m
Y =0.9m
T = ?
A = 0.9099m2
P = 2.5134m
T = 1.0392m
Q=(1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Q=(1/0.014)*0.9099*0.362^(2/3)*0.0012^(1/2)
R = A/P = 0.3620m
Q = 1.1436m3/s
S.Q : Q = A*V V = Q/A
V = 1.2569m/s
Tipo de Flujo: F (Nùm. De Froude)
y =A/T 0.9099
1.0392
0.88m
1.2569m/s
(9.81*0.88)^0.5
0.43 < 1, flujo lento
flujo subcrítico
F
La energía:
E = Y + V^2
2g
0.9 + 1.2569^2
2*9.81
0.9805m
E
37. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
3. Se tiene un canal con D =1.2m, Y =0.9m, n=0.014 (concreto nuevo),
S:1.2‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
D=1.2m
Y =0.9m
T = ?
Mediante tablas:
Y = 0.9 = 0.75
D 1.2
A = 0.6318
D^2
A = 0.6318*1.2^2
A = 0.9098m2
R = 0.3017
D
R = 0.3017*1.2
R = 0.3620m
0.9099m2 0.3620m
Q=(1/n)*A*R^(2/3)*S^(1/2)
Q=(1/0.014)*0.9098*0.362^(2/3)*0.0012^(1/2)
Q = 1.1436m3/s
S.Q : Q = A*V V = Q/A
V = 1.2569m/s
Tipo de Flujo: F (Nùm. De Froude)
y =A/T 0.9099
1.0392
0.88m
1.2569m/s
(9.81*0.88)^0.5
0.43 < 1, flujo lento
F
38. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
3. Se tiene un canal con D =1.2m, Q=1.1436m3/s Y =0.9m, n=0.014 (concreto nuevo),
S:1.2‰, hallar el caudal y el tipo de flujo
D=1.2m
Y =0.9m
T = ?
A = 0.9099m2
P = 2.5134m
T = 1.0392m
R = 0.3620m
Q = 1.1436m3/s
V = 1.2569m/s
F = 0.43 < 1
flujo lento
E = 0.9805m
39. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
4. Se tiene un canal con D =1.2m, Q=1.1436m3/s , n=0.014 (concreto nuevo), S:1.2‰,
hallar el tirante y el tipo de flujo
D=1.2m
Y =?
T = ?
A = 0.9099m2
P = 2.5134m
T = 1.0392m
R = 0.3620m
Y = 0.90m
F = 0.43 < 1
flujo lento
V = 1.2569m/s
40. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
R
0.3R
Sección transversal del Túnel
R
Sol
II
IV. Ejemplos aplicativos
4.Se s.q: n=0.015, S:1.13‰, hallar el caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q
T=1.5R
0.3R
III
I
T
41. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
0.36m
Sección I:
2.4m
A1 = b*h/2
A1 = 2.4*0.36/2= 0.432m2
0.36m
1.2m
(1.2^2 + 0.36^2 )^0.5 = 1.253
Sección II: 2.4m
0.84m
A2 = 2.4*0.84 = 2.016m2
P2 = 2*0.84 = 1.68m
Área:
Perímetro:
Área:
Perímetro:
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el
caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
P1 =2*1.253=2.506m
0.3R
42. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el
caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
1.5*1.2=1.8m
Sección III:
R
R
0.9m 0.9m
R
R
Ɵ Ɵ Ɵ
2*
R
h
Ɵ Ɵ
Ɵ Ɵ
h
Ɵ
cosƟ =0.9/1.2 Ɵ =41.409º
h = (1.2^2 – 0.9^2)^0.5
h = 0.79m
R R
1.8m
0.9m
II
III
I 0.3R
Ɵ Ɵ
Y = h+R
h=0.79m
R=1.2m
Y =1.99m
43. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el caudal
y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
1.8m
Sección III:
R
R
0.9m 0.9m
Ɵ Ɵ
Ɵ
2*
1.8m
h =0.79 m
π*R^2*Ɵ + b*h
360 2
2*
π*1.2^2*41.409 + 1.8*0.79
360 2
Ɵ = 41.409°
2*
A3 =
A3 =
A3 = 1.578m2
Área:
0.3R
Ɵ =41.409º
h = 0.79m
44. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el
caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
1.8m
Sección III:
R
R
0.9m 0.9m
Ɵ Ɵ
Ɵ
2*
R
Perímetro:
P = 0.01745*R*Ɵ
P3 = 2* 0.01745*1.2*41.409
P3 = 1.734m
grados
Ɵ =41.409º
45. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el caudal y el tipo de flujo, R=1.2m,
d.t.m.q T=1.5R
R
0.3R
Sección transversal del Tunel
I
II
III
P3 = 1.734 m
AT = 4.026m2
PT = 5.920m
R = A
P
R =0.680 m
AT = 4.026 m2
PT = 5.920 m
Cálculo del Radio Hidráulico: R
P1 = 2.506m
P2 = 1.68m
A1 = 0.432m2
A2 = 2.016m2
A3 = 1.578m2
46. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
5.Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el caudal y el tipo de flujo, R=1.2m,
d.t.m.q T=1.5R
R =0.680 m
Cálculo del Caudal: Q
Manning
Q =(1/0.015)*4.026*0.68^(2/3)*0.00113^0.5
Q = 6.976m3/s
Cálculo de a velocidad: V
Q = A*V V = Q/A
V = 6.976m3/s
4.026m2
V = 1.733 m/s
Tipo de flujo:
Tipo de Flujo: # de Froude: F
F = 1.733
(9.81*2.237)^0.5
y =A/T
.
y =A/T
Prof. media
AT = 4.026m2 Y = 2.237 m
T = 1.8 m
AT = 4.026m2
F = 0.37<1, Flujo lento
Energía:
E = Y + V^2
2g
E = 1.99 + 1.733 ^2
2*9.81
E = m
47. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
6. Con los mismos datos del ejemplo anterior, Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo,
hallar el caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
IV. Ejemplos aplicativos
R
0.3R
Sección transversal del Túnel
R R
0.3R
Sección transversal del Túnel
R
I
II
III
48. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
6. Con los mismos datos del
ejemplo anterior, Se sabe que:
n=0.015, S:1.13°/oo, hallar
el caudal y el tipo de flujo,
R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
Secciòn I
R R
0.3R=0.36m
0.84m
Ɵ/2
0.8569m
Cos(Ɵ/2)=0.84/1.2
(Ɵ/2) = 45.57
Ɵ= 91.146º
A1 = π*R^2*Ɵ
360
A1= π*1.2^2*91.146
360
A1
Área:
b*h
2
1.7138m
0.84m
1.7138*0.84
2
Ɵ
Ɵ R
A1 = 0.4255m2
IV. Ejemplos aplicativos
Ɵ
49. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
IV. Ejemplos aplicativos
Secciòn I
R R
0.3R=0.36m
0.84m
Ɵ/2
0.8569m
Cos(Ɵ/2)=0.84/1.2
(Ɵ/2) = 45.57
Ɵ= 91.146º
A1
P1:
Ɵ
R
P = 0.01745*R*Ɵ
P1= 0.01745*1.2*91.146
P1= 1.9085m
Perìmetro:
Ɵ
P1= 1.9085m
6. Con los mismos datos del
ejemplo anterior, Se sabe que:
n=0.015, S:1.13°/oo, hallar
el caudal y el tipo de flujo,
R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
50. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
6. Con los mismos datos del ejemplo anterior, Se sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo,
hallar el caudal y el tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
IV. Ejemplos aplicativos
Secciòn I
R R
Ɵ
0.3R=0.36m
Por tablas:
A1
2R = 2.4
0.3R
Y
D
0.3R
2R
Y
D
0.15
A
D^2
= 0.0739
A= 0.0739*D^2
A= 0.0739*2.4^2
A= 0.4257m2
P
D
= 0.7954
P = 0.7954*D
P = 0.7954*2.4
P = 1.9089m
A1 = 0.4255m2 P1= 1.9085m
51. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
6. Con los mismos datos del ejemplo anterior, Se sabe
que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el caudal y el tipo de
flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
IV. Ejemplos aplicativos
Secciòn II
A2 = (1.7138+2.4)*0.84
2
0.84m
1.7138m
2.4m
A2 = 1.7277m2
T = b + 2*Z*Y
2.4 = 1.7138 + 2*Z*0.84
Z = 0.4084
P2 = 2*Y*(1+Z^2)^0.5
P2 = 2*0.84*(1+0.4084^2)^0.5
P2 = 1.8147m
A3 = 1.578m2
Secciòn III
P3 = 1.734m
1.7138m
2.4m
0.84m
52. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
6. Con los mismos datos del ejemplo anterior, Se
sabe que: n=0.015, S:1.13°/oo, hallar el caudal y el
tipo de flujo, R=1.2m, d.t.m.q T=1.5R
IV. Ejemplos aplicativos
P2 = 1.8147m
A3 = 1.578m2
P3 = 1.734m
A1= 0.4257m
P1 = 1.9089m
A2 = 1.7277m2
R = AT
PT
R = 0.6837m
Q =(1/0.015)*3.7314*0.6837^(2/3)*0.00113^0.5
AT = 3.7314m2
Q = 6.490m3/s
F = 1.7392
(9.81*2.073)^0.5
y =A/T
.
= 3.7314 /1.8
= 2.073m
V = 6.49/3.7314
V = 1.7392m/s
= 0.293
53. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS
54. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDRÁULICA
Ɵ Ɵ
3
2 2/2 =1
Z = 3/2 =1.5
Ɵ
Ɵ = 45
1
Z=1
Z: talud, es el
valor de la
horizontal,
cuando la
vertical es = 1
Ɵ
Z=4/5=0.8
5/5 =1
Ɵ
Ɵ = 60
1
Z=0.577
Ɵ
1
Z
TgƟ = 1
Z
55. Mg. Sc. JARA REMIGIO, Flor Ángela. OBRAS HIDRÁULICAS