Para todos los casos:
1)
Un canal horizontal de sección triangular con talud z en cada margen (z=1) descarga libremente en una caída hidráulica en en su extremo con una profundidad de 0,3 m. Determinar el caudal.
2)
Considere un canal horizontal de sección transversal rectangular. El canal se estrecha gradualmente desde 1,5 m hasta 0,4 m y después se amplía, amplía, también gradualmente, gradualmente, a 1,8 m. En la garganta ocurre flujo crítico y se mide una profundidad de 0,3 m. Se requiere determinar el caudal que circula circula por esta canaleta y las profundidades antes y después del estrechamiento.
3)
Exprese claramente su concepto acerca de: a) Velocidad máxima permitida para el diseño de canales en flujo uniforme. – SHO. b) Sección hidráulicamente óptima – SHO. c) “Diseño de canales recubiertos en pasto”.
Para todos los casos considere flujo permanente e incompresible de agua, =1,10 y g=9,78 m/s 2
1. (20%) Determine el talud lateral de un canal triangular que tiene el otro costado vertical, con el criterio de sección hidráulicamente óptima. 2. (20%) Considere el flujo por un canal triangular de taludes laterales iguales: z=1 m/m; s o=0,01 m/m; n=0,016 s/m1/3; Q=10 m3 /s. Calcular las profundidades normal y crítica, la pendiente crítica y el número de Froude normal. 3. (60%) Completar la tabla que describe el flujo en una transición hidrodinámica lisa formada por superficies planas en un canal de sección rectangular:
Sección
1
2
3
4
5
6
7
Unidad
2,20
2,80
3,40
4,60
5,60
m
0,60
0,60
0,60
m
0,45
0,00
0,00
m
Abscisa
x
0,00
1,00
Ancho
b
1,20
1,20
Cota del fondo Caudal por unidad de ancho Profundidad crítica
zo
0,45
yc
0,20
m
Profundidad de flujo
y
0,20
m
Velocidad
v
Cabeza de velocidad
hv
Energía específica
E
Carga hidráulica total Número de Froude
q
H F
Para todos los casos:
1)
Demostrar que el número de Froude, que es adimensional, se puede expresar en términos de la relación adimensional (y c /y), donde y c es la profundidad crítica para el caudal que en ese momento fluye con profundidad y.
2)
Considere un canal horizontal de sección transversal rectangular que transporta 330 L/s. El canal se amplía gradualmente gradualmente desde 0,80 m hasta 1,50 m. La profundidad del flujo en la sección sección inicial es 0,50 m. Se requiere determinar determinar la profundidad que tendrá el agua después después de la ampliación hidrodinámica y lisa.
3)
Exprese claramente su concepto acerca de: a) Esfuerzo máximo permisible para el diseño de canales con flujo uniforme. b) Sección hidráulicamente hidráulicamente estable - SHE c) Un ingeniero argumenta que "para el diseño de canales recubiertos con pasto se tienen que diseñar dos canales". Explique su apreciación al respecto, ¿Está de acuerdo? ¿No está de acuerdo? ¿Por qué?
1.
Una bomba B de eficiencia 75 % se alimenta desde dos tanques A y C y su impulsión descarga 10 L/s en el tanque D. La mezcla que se bombea tiene densidad relativa 1,2 y la presión atmosférica local equivale a 650 mmHg. Determinar la potencia requerida para el buen funcionamiento de la máquina:
Tubo L D f
1 15 50 0,02
2 15 50 0,02
3 8 75 0,03
Tanque Cota de la sup. libre 2.
A 0
4 25 75 0,03 C 2
D 10
Unidades m mm
Unidad m
Determinar el caudal de agua que circula por cada tubo del sistema de tanques interconectados que se muestra
Tubo L D f
1 300 150 0,02
2 200 50 0,02
Tanque Cota de la sup. libre
A 70
3 100 200 0,03 B 70
Unidades m mm
C 50
Unidad m
1.
Una bomba B de eficiencia 75 % se alimenta desde dos tanques A y C y su impulsión descarga 10 L/s en el tanque D. La mezcla que se bombea tiene tiene densidad relativa 1,2 y la presión presión atmosférica atmosférica local equivale a 650 mmHg. Determinar la potencia requerida para el buen funcionamiento de la máquina:
Tubo L D F
1 5 50 0,02
2 5 50 0,02
Tanque Cota de la sup. libre 2.
3 10 75 0,03 A 0
4 35 75 0,03 C 2
D 15
Unidades m mm
Unidad m
Determinar el caudal de agua que circula por cada tubo del sistema de tanques interconectados que se muestra
Tubo L D f
1 300 150 0,02
2 200 50 0,02
Tanque Cota de la sup. libre
A 90
3 100 75 0,03 B 60
Unidades m mm
C 60
Unidad m
1.
Una bomba B de eficiencia 75 % se alimenta desde dos tanques A y C y su impulsión descarga 10 L/s en el tanque D. La mezcla que se bombea tiene tiene densidad relativa 1,2 y la presión presión atmosférica atmosférica local equivale a 650 mmHg. Determinar la potencia requerida para el buen funcionamiento de la máquina:
Tubo L D F
1 5 50 0,02
2 5 50 0,02
Tanque Cota de la sup. libre 2.
3 10 75 0,03 A 0
4 35 75 0,03 C 2
D 15
Unidades m mm
Unidad m
Determinar el caudal de agua que circula por cada tubo del sistema de tanques interconectados que se muestra
Tubo L D f
1 300 150 0,02
2 200 50 0,02
Tanque Cota de la sup. libre
A 90
3 100 75 0,03 B 60
Unidades m mm
C 60
Unidad m
1.
2.
(30%) Explique claramente los siguientes conceptos: 1.1.
Curva de un sistema de bombeo.
1.2.
Punto de operación de una b omba.
1.3.
Diámetro económico de una impulsión.
1.4.
Presión estática en la acometida de un usuario.
1.5.
Presión de servicio en la acometida de un usuario.
(70%) Los diámetros disponibles para diseñar la conducción T-1 (L=1200 m) ) son 100-200-300-400500 mm (CH=120);. La presión mínima de servicio en la red contra incendio (nudos 1-2-3-4-5) que se muestra es de 40 mca. La ecuación para calcular las pérdidas en la red es h=RQ 2 y para calcularlas en la conducción es la ecuación de Hazen Williams. Diseñar la conducción más económica entre el tanque y la red de distribución. distribución. Nudo
Tanque (sup. libre) 1 2 3 4 5 Tubo R S /m 1-2
851
2-3
1 500
3-4
1 444
2-4
2 000
1-4
4 070
4-5
1 000
Cota m 125,00 70,10 68,83 64,23 71,43 72,41
Demanda L/s 32 32 32 0 32
Desde el tanque A se abastece una tubería formada por dos tramos, 1 y 2. En el punto C se tiene un dispositivo que permite descargar la tercera tercera parte del caudal que trasporte el tubo 1 y en el extremo D la descarga es libre a la atmósfera (760 mmHg).Determinar mmHg).Determinar el caudal que fluye por cada una de los tubos que forman el sistema. En las Tablas se presentan las características características de los tramos y las cotas de los los puntos de interés. Ignore las pérdidas de energía en los accesorios. La viscosidad cinemática es 10 -6 m2 /s 1. (60%)
TRAMO 1 D L
300 200 0,100 Punto A B C D
2 200 100 0,040
Un. mm m mm
Cota (m) 55 40 30 20
Por una tubería de 150 mm de diámetro y rugosidad absoluta 0,100 mm, inclinada 30° respecto a la horizontal en la dirección del flujo, fluyen 120 l/s de agua (viscosidad cinemática cinemática de 0,9x10-6 m2/s). Determine la pendiente de la línea de energía. Dibuje su interpretación interpretación de la situación. situación. 2. (20%)
Explique y justifique debidamente, con argumentos razonables, razonables, su opinión respecto a la siguiente aseveración: 3. (20%)
“La disipación de energía por fricción en un tubo con muchos años de uso siempre es proporcional al cuadrado del caudal que circula por el sistema”
1.
Considere dos tanques cilíndricos y herméticos para la maduración de la cerveza ( =2x10-6 m2 /s) de 8 metros de diámetro y 25 m de altura total cuyas bases se encuentran sobre una placa de piso horizontal. Los tanques se interconectan mediante una tubería horizontal de acero ( =100 mm, =0,1 mm; L=8 m) instalada cerca de la base de los tanques cuyos accesorios son la entrada (K E=0,5); una válvula de regulación parcialmente abierta (K V=13) y la salida (KS=1,0). El tanque A contiene una columna de cerveza de 16 m de altura con la cámara superior a una presión de 30 kPa y el tanque B contiene una columna de cerveza de 5 m de altura con la cámara superior a una presión de 200 kPa. La presión atmosférica equivale a 620 mmHg. Analice la situación.
2.
La carretera Trocal del Caribe cruza una planicie de inundación. La carpeta de rodadura de la carretera está sobre un terraplén que se levanta 3 metros sobre el nivel general del terreno. En un determinado sector se facilita el paso del agua de un costado de la vía al otro mediante una tubería de 0,90 m de diámetro y 50 metros de longitud embebida en el terraplén y que permite el paso del agua de una zona i nundada hacia la otra, a lado y lado del terraplén de la carretera. La tubería (C H=80) se instala con una pendiente longitudinal del 5% y mediante mediciones en el sitio se logra determinar que clave de la tubería en el extremo inferior está a una profundidad de H1=1,0 m desde la superficie libre y que esa superficie a la vez está H 2=0,10 m por debajo del nivel del agua en el otro costado. Se considera que los únicos accesorios son los de entrada (N E=4) y salida (N S=8). Estudie la situación.
3.
El agua (Q= 25 L/s; =10-6 m2 /s) que se recibe en una cámara de derivación se ha de conducir por una aducción hasta un tanque desarenador, donde la descarga es sumergida. El desnivel entre las superficies libres es de 1,11 m; la longitud de la tubería es de 25 m y se considera que los accesorios tiene un coeficiente de pérdida total de K L=7. La serie comercial ( ( =0,25 mm) de diámetros es 50, 63, 75, 100, 150, 200 y 250 mm. Seleccione el diámetro más adecuado.
1.
Considere dos tanques cilíndricos y herméticos para la maduración de la cerveza ( =2x10-6 m2 /s) de 3 metros de diámetro y 4 m de altura total cuyas bases se encuentran sobre placas de piso horizontal con desnivel de 3 m entre sí. Los tanques se interconectan mediante una tubería horizontal de acero (=100 mm, =0,1 mm; L=16 m) instalada cerca de la base del tanque A cuyos accesorios son la entrada (K E=0,5) y una válvula de regulación parcialmente abierta (K V=9). Esta tubería descarga a la cámara superior del tanque B. El tanque A contiene una columna de cerveza de 3 m de altura con la cámara superior a una presión de 60 kPa y el tanque B contiene una columna de cerveza de 2 m de altura con la cámara superior a una presión de 30 kPa. La presión atmosférica equivale a 620 mmHg. Analice la situación.
2.
La carretera Trocal del Caribe cruza una planicie de inundación. La carpeta de rodadura de la carretera está sobre un terraplén que se levanta 3 metros sobre el nivel general del terreno. En un determinado sector se facilita el paso del agua de un costado de la vía al otro mediante una tubería de 0,90 m de diámetro y 50 metros de longitud embebida en el terraplén y que permite el paso del agua de una zona inundada hacia la otra, a lado y lado del terraplén de la carretera. La tubería (C H=80) se instala con una pendiente longitudinal del 5% y mediante mediciones en el sitio se logra determinar que clave de la tubería en el extremo inferior está a una profundidad de H1=1,0 m desde la superficie libre y que esa superficie a la vez está H 2=0,10 m por debajo del nivel del agua en el otro costado. Se considera que los únicos accesorios son los de entrada (N E=4) y salida (N S=8). Estudie la situación.
3.
El agua (Q= 25 L/s; =10-6 m2 /s) que se recibe en una cámara de derivación se ha de conducir por una aducción hasta un tanque desarenador, donde la descarga es sumergida. El desnivel entre las superficies libres es de 1,11 m; la longitud de la tubería es de 25 m y se considera que los accesorios tiene un coeficiente de pérdida total de K L=7. La serie comercial ( ( =0,25 mm) de diámetros es 50, 63, 75, 100, 150, 200 y 250 mm. Seleccione el diámetro más adecuado.
