Ejemplo Curva De Ee.xlsx

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Un canal, de sección rectangular, de 4 m de ancho, conduce un caudal de 12 m3/s con un tirante normal de 3 m. Por cuestiones topográficas debe angostarse la sección. Se pide determinar lo siguiente: a) El valor del tirante y2 si el ancho se reduce de 4 m a 3 m b) Determinar el valor del ancho crítico c) El efecto de remanso si se angosta el canal al 70% del ancho critico Q= b= y1 = A1 = V1 = hv1 = E1 =

12 m3/s 4m 3m 12 m2 1.000 m/s 0.051 m 3.051 m

Parte a) Si se reduce el ancho del canal a 3.00 m b2 = 3.00 m y2 (asum) = 2.958 m q2 = 4.000 m3/s/m E2 = 3.051 m Parte b) Cuál es el valor del ancho crítico? E2 = E1 = Em 3.051 m y2 = ycr = 2.034 m q= 9.086 m bcr = 1.321 m Parte c) Caso de ancho igual al 70% del ancho critico b2 = 0.925 m q2 = 12.979 m3/s/m y2 = ycr = 2.580 m E2 = Emin = 3.870 m Cuáles será el efecto de remanso? y1n (asum) = 3.839 m A1n = 15.356 m2 V1n = 0.781 m/s hv1n = 0.031 m E1n = 3.870 m El tirante en la sección 1 pasará de 3.00 m a 3.839 m Habrá un remanso de: 0.839 m El nivel del agua subirá 84 cm

Un canal rectangular, de 4 m de ancho, conduce un caudal de 18 m3/s, con un tirante normal de 4m. Por razones geotécnicas, debe elevarse el nivel de fondo del canal. Se pide determinar lo siguiente: a) El valor del tirante y2 sobre la grada o rasante elevada, si ésta tiene 40 cm de altura b) El valor de la altura crítica de la grada y el tirante correspondiente c) El efecto de remanso si se dispone una grada o sobreelevación igual a 1.5 acr Q= b= y1 = A1 = V1 = hv1 = E1 =

18 m3/s 4m 4m 16 m2 1.125 m/s 0.065 m 4.065 m

Parte a) Grada de 40 cm E2 = 3.665 m y2 (asum) = 3.585 m A2 = 14.341 m2 V2 = 1.255 m/s hv2 = 0.080 m E2 = 3.666 m cota SL2 = 3.985 m La superficie libre desciende 4.00 - 3.985 = 1.5 cm Parte b) q= y2 = ycr = E2 = Emin = acr =

4.500 m3/s/m 1.273 m 1.910 m 2.155 m

Parte c) a = 3.232 m y2 = ycr = 1.273 m E2 = Emin = 1.910 m E1n = 5.142 m y1n (asum) = 5.102 m A1n = 20.410 m2 V1n = 0.882 m/s hv1n = 0.040 m E1n = 5.142 m Efecto de remanso significará un incremento del nivel del agua en la sección igual a: remanso = 1.102 m

Fr1 = 0.180 El flujo existente es sub-crítico

e 40 cm de altura

l a 1.5 acr

es sub-crítico

Q= 8 m3/s b= 3m Determinar la curva de energia específica E vs y. Asumir alpha = 1 y (m) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3

A (m2) 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.58 2.61 2.64 2.67 2.70 2.73 2.76 2.79 2.82 3.00 3.30 3.60 3.90 4.20 4.50 4.80 5.10 5.40 5.70 6.00 6.30 6.60 6.90 7.20 7.50 7.80 8.10 8.40 8.70 9.00 9.30 9.60 9.90

V (m/s) 8.89 6.67 5.33 4.44 3.81 3.33 3.10 3.07 3.03 3.00 2.96 2.93 2.90 2.87 2.84 2.67 2.42 2.22 2.05 1.90 1.78 1.67 1.57 1.48 1.40 1.33 1.27 1.21 1.16 1.11 1.07 1.03 0.99 0.95 0.92 0.89 0.86 0.83 0.81

E (m) 4.327 2.665 1.950 1.607 1.440 1.366 1.350 1.349 1.348 1.348 1.347 1.348 1.348 1.349 1.350 1.362 1.400 1.452 1.514 1.585 1.661 1.742 1.825 1.912 2.000 2.091 2.182 2.275 2.369 2.463 2.558 2.654 2.750 2.846 2.943 3.040 3.138 3.235 3.333

Emin

3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

10.20 10.50 10.80 11.10 11.40 11.70 12.00 12.30 12.60 12.90 13.20 13.50

0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.67 0.65 0.63 0.62 0.61 0.59

3.431 3.530 3.628 3.726 3.825 3.924 4.023 4.122 4.221 4.320 4.419 4.518

Curva de Energía Específica E vs y 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1.000

alpha = Q= B= g= ycr (asum) = A= Fr^2 =

1.500

2.000

1 8 m3/s 3m 9.81 m/s2 0.898 m 2.695 m2 1.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

ycr =

0.898

q= ycr =

2.667 0.898

Esto último solo es valido cuando la sección es rectangular Emin=

1.347

00

5.000

Q= b= y1 =

8 m3/s 3m 2.4 m

Por cuestiones geotécnicas, debe subirse el nivel del fondo del canal. Se pide determinar lo siguiente: a) El valor del tirante y2 si la grada es de 40 cm de altura b) El valor de la altura crítica de la grada y el tirante correspondiente c) El efecto de remanso si se dispone una grada que sea 1.5 acr. Q= b= y1 = A1 = V1 = hv1 = E1 =

8 m3/s 3m 2.4 m 7.2 m2 1.111 m/s 0.063 m 2.463 m

Parte a) Grada de 40 cm E2 = 2.063 m y2 (asum) = 1.970 m A2 = 5.909 m2 V2 = 1.354 m/s hv2 = 0.093 m E2 = 2.063 m cota SL2 = 2.370 m SL desciende 3 cm (=2.40-2.37) Parte b) q= y2 = ycr = E2 = Emin = acr =

2.667 m3/s/m 0.898 m 1.347 m 1.115 m

Parte c) a = 1.673 m y2 = ycr = 0.898 m E2 = Emin = 1.347 m E1n = 3.021 m y1n (asum) = 2.981 m A1n = 8.942 m2 V1n = 0.895 m/s hv1n = 0.041 m E1n = 3.021 m Efecto de remanso significará un incremento del nivel del agua en la sección igual a: remanso = 0.581 m

Q= b= y1 =

8 m3/s 3m 2.4 m

Por cuestiones topográficas, debe angostarse la sección. Se pide determinar lo siguiente: a) El valor del tirante y2 si el ancho se reduce de 3m a 2.80 m b) Determinar cual es el ancho crítico c) El efecto de remanso si se angosta el canal al 80% del ancho critico Q= b= y1 = A1 = V1 = hv1 = E1 =

8 m3/s 3m 2.4 m 7.2 m2 1.111 m/s 0.063 m 2.463 m

Parte a) Si se reduce el ancho del canal a 2.80 m b2 = 2.80 m y2 (asum) = 2.390 m A2 = 6.693 m2 V2 = 1.195 m/s hv2 = 0.073 m E2 = 2.463 m Parte b) Cuál es el valor del ancho crítico? E2 = E1 = Em 2.463 m y2 = ycr = 1.642 m q= 6.590 m bcr = 1.214 m Parte c) Caso de ancho igual al 80% del ancho critico b2 = 0.971 m q2 = 8.237 m3/s/m y2 = ycr = 1.905 m E2 = Emin = 2.858 m Cuáles será el efecto de remanso? y1n (asum) = 2.813 m A1n = 8.439 m2 V1n = 0.948 m/s hv1n = 0.046 m E1n = 2.859 m El tirante en la sección 1 pasará de 2.40 m a 2.813 m Habrá un remanso de: 0.413 El nivel del agua subirá 41 cm

Canal de 3 m de ancho E= 4m Se pide determinar la curva de descarga b= 3m y (m) A (m2) Q (m3/s) 0.1 0.3 2.624 0.2 0.6 5.181 0.3 0.9 7.668 0.4 1.2 10.085 0.5 1.5 12.430 0.6 1.8 14.701 0.7 2.1 16.898 0.8 2.4 19.017 0.9 2.7 21.057 1 3 23.016 1.1 3.3 24.892 1.2 3.6 26.683 1.3 3.9 28.385 1.4 4.2 29.998 1.5 4.5 31.516 1.6 4.8 32.938 1.7 5.1 34.260 1.8 5.4 35.478 1.9 5.7 36.588 2 6 37.585 2.1 6.3 38.465 2.2 6.6 39.222 2.3 6.9 39.850 2.4 7.2 40.341 2.5 7.5 40.687 2.6 7.8 40.880 2.65 7.95 40.915 2.66 7.98 40.917 2.67 8.01 40.917 2.68 8.04 40.916 2.69 8.07 40.913 2.7 8.1 40.908 2.8 8.4 40.759 2.9 8.7 40.417 3 9 39.865 3.1 9.3 39.080 3.2 9.6 38.033 3.3 9.9 36.689 3.4 10.2 34.997 3.5 10.5 32.887 3.6 10.8 30.255 3.7 11.1 26.930 3.8 11.4 22.582

Curva de Descarga, Q 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

Q (m3/s)

30

0.5 0 0.000

3.9 4

11.7 12

16.388 0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

Q (m3/s)

30

0

Curva de Descarga, Q vs y

15.000

20.000

25.000

Q (m3/s)

30.000

35.000

40.000

45.000

0

15.000

20.000

25.000

Q (m3/s)

30.000

35.000

40.000

45.000

Se tiene un canal de sección rectangular de 4 m de ancho y pendiente longitudinal 2 por mil, el cual es alimentado por un reservorio. Se sabe que la carga de agua en la entrada al canal es H = E = 3.6 m Se pide determinar el caudal circulante en el canal, así como también el tirante normal de flujo en el mismo. Considerar que el canal es de concreto (n = 0.014) E b S n

= = = =

3.6 m 4m 0.01 0.014 y (m) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 2.944 3.00 3.10 3.20 3.30 3.40

A (m2) 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 3.20 3.60 4.00 4.40 4.80 5.20 5.60 6.00 6.40 6.80 7.20 7.60 8.00 8.40 8.80 9.20 9.60 10.00 10.40 10.80 11.20 11.60 11.77 12.00 12.40 12.80 13.20 13.60

P (m) 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.60 5.80 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 7.80 8.00 8.20 8.40 8.60 8.80 9.00 9.20 9.40 9.60 9.80 9.89 10.00 10.20 10.40 10.60 10.80

Q (E.E.) 3.315 6.534 9.656 12.678 15.598 18.413 21.121 23.718 26.202 28.569 30.816 32.938 34.931 36.792 38.513 40.091 41.518 42.788 43.892 44.823 45.570 46.121 46.463 46.581 46.456 46.066 45.383 44.372 42.989 42.256 41.172 38.838 35.858 32.025 26.940

Q (Manning) 0.596 1.834 3.499 5.494 7.755 10.238 12.908 15.740 18.711 21.804 25.005 28.302 31.685 35.144 38.672 42.262 45.909 49.608 53.354 57.143 60.972 64.837 68.736 72.667 76.626 80.612 84.624 88.659 92.715 94.487 96.792 100.888 105.003 109.133 113.280

-52.231

3.50 3.60

14.00 14.40

11.00 11.20

19.610 0.000

117.442 121.618

Chart Title 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.000

20.000

40.000

60.000 Q (E.E.)

80.000

100.000

Q (Manning)

120.000

140.000

140.000

Q= b= t= ycr (asum) = A= B= Fr^2 =

8.000 m3/s 3.00 m 0 0.898 m 2.695 m2 3.000 m 1.000

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