UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA E.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL E.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL “RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS PROPUESTOS” CURSO : ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS TEMA : “CURVA DE REMANSO, MÉTODO DIRECTO POR TRAMOS VS ECUACION DE LA ENERGÍA” “CÁLCULO DE LA DEMANDA DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA” DOCENTE : Ing. HUGO AMADO ROJAS RUBIO INTEGRANTES : GODO VERGARAY LUIS CARLOS 0200313009 PASTOR CUBEÑOS PAOLA AZUCENA 0200313015 1
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA
E.A.P. DE INGENIERÍA CIVILE.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL
“RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS PROPUESTOS”
CURSO :
ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS
TEMA :
“CURVA DE REMANSO, MÉTODO DIRECTO POR TRAMOS VS ECUACION DE LA ENERGÍA”
“CÁLCULO DE LA DEMANDA DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA”
DOCENTE :
Ing. HUGO AMADO ROJAS RUBIO
INTEGRANTES :
GODO VERGARAY LUIS CARLOS 0200313009
PASTOR CUBEÑOS PAOLA AZUCENA 0200313015
VÁSQUEZ VÁSQUEZ DELIA 0200313035
VERA CASTAÑEDA LUIS MIGUEL 0200313054
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NUEVO CHIMBOTE, 22 DE FEBRERO DEL 2010
EJERCICIO 1:
UN CANAL INCLINADO DE LONGITUD LARGA DE 16M TIENE UNA SECCION
RECTANGULAR DE 3M DE ANCHO Y CONDUCE UN CAUDAL DE 3M3/S DE
DESCARGA.
DETERMINE LA FORMA DE LA SUPERFICIE DE AGUA A LA RAPIDA
PROPIAMENTE DICHA, DONDE LA PENDIENTE ES DE 2%, CONSIDERAR N = 0.014.
RESOLVER EL PROBLEMA POR LA METODOLOGIA PROPUESTAEN CLASE Y
EMPLEANDO EL METODO DE PASO DIRECTO DE FLUJO GRADUALMENTE
VARIADO, COMPARAR AMBOS RESULTADOS.
SOLUCION:
1. DETERMINACIÓN DE LA FORMA DEL REMANSO EMPLEANDO LA
ECUACIÓN DE LA ENERGÍA
Calculo del tirante normal y tirante crítico para determinar tipo de flujo y formación
del remanso.
Datos:
L= 16m
N = 0.014
S = 0.02
Sabemos que:
A = by = 3y
P = b+2y = 3+2y
Reemplazando en la ecuación:
2
Por lo que resolviendo la ecuación obtenemos un valor de Yn = 0.27m para el
tirante normal.
Para calcular el tirante critico:
Por lo que resolviendo la ecuación obtenemos un valor de Yc = 0.47m para el
tirante normal.
Determinación del tipo de flujo:
Según los tirante obtenidos anteriormente, observamos que el tirante normal es
menor que el tirante crítico, por lo que se presenta un flujo súper crítico en la
rápida, curva de remanso del tipo S2 (según Máximo Villon pág., 268
hidráulica de canales)
1. Luego aplicando La ecuación de la energía, para tramos pequeños, procedemos a
calcular el tirante subsiguiente hasta determinar el correspondiente al punto final de
la rápida.
…… (1)
Colocando la velocidad en función del tirante Y2:
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Reemplazando en la ecuación 1, obtenemos:
Para el cálculo de las pérdidas por fricción en el canal se tendrá en cuenta, que los tramos pequeños la variación de velocidad es casi imperceptible por lo que se considerará la velocidad del punto de control anterior, para calcular la perdida de energía del tramo subsiguiente a este punto. Se usará la siguiente ecuación para tal fin:
Por lo que finalmente obtenemos la siguiente expresión:
A los elementos del miembro de la izquierda de la ecuación anterior le asignaremos el valor de K, el cual variará según tramos de control conforme se avance progresivamente en el canal.
Para la obtención de los valores de los tirantes Y2 tabulamos los datos en una hoja de cálculo, y obtuvimos los siguientes resultados:
4
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L(m) dx(m) z1 - z2 y1 (m) v1 (m/s) v1^2/2g A (m2) p (m) Rh hf (m) K Y2
2. DETERMINACIÓN DE LA FORMA DEL REMANSO EMPLEANDO EL
METODO DIRECTO POR TRAMOS.
Datos:
L= 16m
N = 0.014
S = 0.02
De la solución anterior obtuvimos el tirante critico y tirante normal para la rápida, por lo que solo procederemos a la aplicación del método directo por tramos, para lo cual se hizo uso de una hoja de cálculo.
Yc = 0.47m
Yn = 0.27m
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Y (m) A (m2) P (m) RH^2/3 V (m/s) E (m) DE (m) SE SF/2 S0-SF DX (m) L (m)
3. SI LA PLANTA HIDROELECTRICA QUE DEBE ABASTECER ESTA DEMANDA UTILIZA UN CAUDAL DE 1.2 M3/S Y NO SE PREVEE NINGUN CRECIMIENTO DEL CONSUMO EN LOS AÑOS SIGUIENTES, SE PIDE CALCULAR LA ALTURA DE CAIDA MINIMA QUE DEBE APROVECHARSE CUANDO:
d) NO SE CONSTRUYE NINGUN RESEVORIO DE COMPENSACION
e) SE DISPONE DE UN RESERVORIO DE COMPENSACION DIARIA
f) SE DISPONE DE UN RESERVORIO DE COMPENSACION SEMANAL
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En una hora se producirá una potencia máxima de 425 kwPara calcular la latura neta de caída, usamos la formula siguiente:
ITEM DESCRIPCION fc potencia max./hora
Q (m3/s) factor Hn (m)
1día laborables (lunes-viernes) sin reservorio de compensación
1.00000
425 1.2 7
50.60
2día laborables (lunes-viernes) con reservorio de compensación
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