ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL (ESPOL)

FACULTAD DE ING. EN CIENCIAS DE LA TIERRA (FICT)

INGENIERÍA CIVIL- 3er. EXAMEN DE IDDRÁULICA

ESTUDIANTE: ___ _ _ _______ _ ______ Término: 2014-1

#MATRÍCULA: PARALEL01 FECHA: 17/IX/2014 ------ ----

INDICACIONES GENERALES:

1) Lea atentamente TODAS las especificaciones de cada problema. Escriba claramente y sea ordenado (a) en el desarrollo de las respuestas.

2) Tomar en cuenta el Art. 21 del Reglamento de Evaluaciones y Calificaciones de Pregrado de la ESPOL (sobre deshonestidades Académicas premeditada y circunstancial), el Artículo 7, literal g del Código de Ética de la ESPOL y la Resolución del Consejo> Académico CAc-2013-JQ~, sobre compmmiso ético de los esmdümtes al momento de realizar un examen escrito. No tome riesgos innecesarios en ese sentido.

3) Tiene 2 horas para completar su examen. ¡Éxitos!

Ira. PARTE ru PUNTOS):

1.- Elija la opción correcta: "En un vertedero de cresta ancha, si el caudal es excesivo se

produce sobre la cresta del mismo":

a) Salto hidráulico.

@resiones negativas.

2.- El régimen subcritico implica:

b) Tensión Superficial únicamente.

d) Energía específica máxima.

(3 puntos)

.a_ puntos)

·'f_~·w+ero ¿wwe¿¡ velocidades bajas Urwfea al/~

3.- En cuanto a salto hidráulico, ¿cuál disiparía menos energía?:

a) Fuerte b) Estable (e) Oscilante (d) Débil

(2 puntos)

~ndular

4.- Defma: "¿Por qué en un flujo supercritico sólo se necesita condición de borde aguas abajo?" ~puntos)

1Jr¡ue .t.a fr.J +~, ~ ~~ Q>?e-,y,.alfca .4,/~ 1//jta ~ a~/¿-jt'¿:¡;ttu

F> 1 > f ;> k v&da) ~ ~r & #~e -rn¿;tn- fPR ~ c&-nld af k ~. 5.- Verdadero o Falso: "Ecuaciones de la hidrodinámica":

• v(i) De lo general a lo particular: Navier-Stokes, Cauchy, Saint-Venant. .

• (§)p : Navier-Stokes se puede usar~%:0Iver problemas en 1, 2 y 3D.

~puntos)

{ 9F : Las Ecuaciones de Saint-Venant son aproximaciones numéricas, no analíticas.

·@ F : En las ecuaciones de Saint-Venant se asume flujo incompresible y pendiente de fondo

pequeña.

1

6.- Marque con X lo que sea INCORRECTO sobre flujo uniforme: .{lpuntos)

{&1 Puede presentarse también como no permanente como por ejemplo en la periodicidad de

las mareas.

D Se da exclusivamente para canales prismáticos.

[XI No es posible aplicarlo como aproximación en canales naturales.

D Puede darse bajo los regímenes subcritico, critico, o supercritico.

7.- Escoja la(s) opción( es) CORRECTA(s) sobre socavación en puentes: (2 puntos)

La socavación general tiene lugar aguas arriba y abajo del puente.

Mientras más variables emplee una ecuación, más realista será la estimación de Ys·

El número pi de Shield relaciona esfuerzos admisibles y máximos.

El número pi de Froechlich se emplea tanto en la estimación de la socavación general en pilas como en la de los estribos.

8.- Escoja la(s) opción(es) acertadas(s). "Dimensionamiento de canales bajo flujo uniforme": (2 puntos)

@as pendientes laterales del canal dependen del material de construcción, además de (b/y) .

@s de esperarse mayores velocidades no erosivas para suelos más compactos o gruesos.

e) La sección hidráulica estable no presenta erosión aunque no la mínima área para un Q.

d) Menor coeficiente de Manning implica mayor grado de retraso en canales con vegetación.

9.- Comente concisa y brevemente. ¿Qué sucede en un canal, con el tirante y el resto de energías de la ecuación de Bernoulli? a) Si se reduce el ancho; b) Si se eleva el fondo:

{!puntos)

a) ~mko. A~omc.L:J de/reo, t!Cwt~ ~dado- 9d a fo= t&#nze l)r!n,~fe / .

Z .J.-r.JoJ. ~fa G·dx,it:<,,. ,& v&d.J /¡2~.-t&t.c.•} ~ pw Á tiuJl!Ci H -/;/P} iCM?k'tvJ Y.JU'~ea_ C&m~{ . y~~ z- ;_, 1/cvr ~~ a J • ~ ~ .J

d&n(!y R.t~ rb;v;!lr(lc.. 9u)- )' {¿(Jt tÁ ttp) rkMnA~O..

u

2

NOMBRE: #MATRÍC-UL_A_: --------3-er-.E-XAME--N-DE_H_ID_RA....,,-UL-IC-A-,2-0-14--IF-IC-T-,P--l

Ilda. PARTE ~PUNTOS):

NOMBRE: _____ ---;;-~~~~~~~~ # MATRÍCULA: __ -__ 3er. EXAMEN DE HIDRAULICA, 2014-I FICT, P-1

-------------~~

~~~/~/} :

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~+-/vi~ +g(~ -J;+s.) =rP

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4

NOMBRE: #MATIÚC-U-LA-:----------------3-er-. E-~---N-D_E_Hm __ RA~UL-I-C-A,-2-0l-4--IF-IC-T-,P---l

Illra. PARTE ill! PUNTOS):

a) Bosqueje el tirante crítico, los tirantes normales, y los perfiles graduales o rápidamente variados que pudieren ocurrir en los 5 tramos mostrados en la figura. Al final del primer tramo se encuentra un azud (vertedero), y al final del tercer tramo, una compuerta. b) Justifique cada una de sus respuestas.

Tramo 1: Se>St

Tramo 2:

T~9J.,. Sc>f1

::::::? /A >Y e -=>~&n'bw fVl

,/ Crtt:)e'h i~ J f't?n0-11A;Y : M 1

Se<S2

~1 ,.., __ ,..; ..... j í JI'\ '..J..· · r WfVIJI .¿ • ~e , ¿ : /JU¡ir'Or' ~ u C<:J

Tramo 3: Se> S3

¡/ d..Q fth" t~ __, de.u-uie_,J~ tÚJ Á AM--h~/ -hto ~,,._A-e. jc : ;112

v 2e~t.e_, .. Uru,\1wih. ~ck !Jc ~ J2 : S'3

Tr~ 3: Sc ~~ ¡ ,.<Jt{;JC('l.lftrJt __. :/.3 >;le

v C~uev¡te kJe ~ i1CVJta. fe : M3

v _/rJ~,r k.-J...CU:.l-u ( ~:&:(¡¡ a ~ttx,-) ¡,.,...¡,_ :h /JI~ Ja ~ fCt-' ~tk !J, : Ml ~ b6fx-1fzc,- l4 í!v'l'M -J.e)

Tr~ '-1; S'~ o '1' advu-40. /~'etll-:k

/ Q-e,ú'I!Uft ~¡J. ~t"":/h hac~/}o

v~affokdr~w ¡/i&fit ~(Áh?k ha<JbrJc: :A2 /r~s : S'c¿J~ :~lfz~ S ¡/~ lJ! OrÍcreM~4e- tkJ.e r% ~kJs- : ~2.

Tramo 4: S< O

Tramo 5: Se< Ss

/

#2-f S2..

5

NOMBRE: #MATIÚC=U~L~A-: ------------------~3e-r~.E=XAME~~N~D~E~HID~RA~UL~IC~A~,~2~0~14~-I~F~IC=T~,~P--1

IVta. PARTE Q!! PUNTOS):

Usando el método de la fuerza tractiva, dimensione un canal trapezoidal que debe llevar una descarga de 20 m3/s y estará construido sobre una pendiente de 1. 1 por diez mil. El ancho requerido de solera es 1 O m. El canal va a ser excavado en tierra que contiene gravas gruesas poco redondeadas, 25% de los cuales tiene un diámetro de 1 pulgada, o mayor. El estudio geotécnico recomienda adoptar z == 1.5. El coeficiente de Manning estimado es 0.024. Comente sus resultados.

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2.0 ' ~~

1,0

ci ll '(;) O.::i '-' ·e ,; ..... ~ o / j 0 .1

ValV<$$~~ra~ ~V ValQrM ~(11)5"" canefUC!InO ... ~cte

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w v.ilarM-1:*11 ea""'- QIQ poao Md:m.<>»

MftlftQWI

o.ot 11 Ot 100

Diámetro promedio de la partícula en mm

Q = T taludes = r fondo

sen2rjJ 1- ---

2- , rjJ es el ángulo del talud lateral

sen e

e 42

o_1

s 40 e: ~38 :g g 36 e 834

~ 32 e a: 30 ~ & 28 e 3 26

~ 24 O'}

...i 22

20

Tamaoo de la partrcula en pulgadas

0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 2-0 3.0 4.0

_,.... -~ ;..--:::::: --

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6

NOMBRE: #MATruC.~U-L~A-: _____________________ 3e-r.-E-XAME--~N~D-E-FITD---RA~,-UL--IC~~--2-0-14--~I~FI~C-T-,-P--1

1.0

~ 0.8 Tmpelz • 2·

·~ .- 1, 'Trapecial z = 1.5

1

~-

- Rectangular

1

2 4 6 8

Rezón del ancho de fondo al tirante bly

Fuerzas tractivas unitarias efectivas en términos de

;V';.J: y*S para los taludes de un canal

10

~..o-::: d ,'n = O. 0251/ m ~ar; ]1,4>1ff:

b-=.j_Q}??

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0.0

/ ~ '\. rraJecial z )2 y 15

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o 2 4 6 8 Razoo del ancho de fondo al frante bly

Fuerzas tractivas unitarias efectivas en términos de

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10

·nQ /1 A~ 2fJ IJ-1<. 2/3 • 1'7 t.><. - r , ~- - a d. Vs . /., ¡}hff 1:/h - J

4/tJinuf'"""""' J.¿ d ;,.,...~"' .¡,_' .¡t. -:::. .o. Q:J

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7

-NOMBRE: # MATRÍC.,.,-UL:--:-A-: --- -------::-3-er.-:::;-;EXAME;-;:-:. ~N~D~E-;;;HI;;:;::DRA~'-;-;:UL;:-;:IC~A----;;, 2:::;-;-01~4-I~F:;::::::;IC;:;:;-T, ~P-1

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