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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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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.
. ,o 3.0
2.0 ' ~~
1,0
ci ll '(;) O.::i '-' ·e ,; ..... ~ o / j 0 .1
ValV<$$~~ra~ ~V ValQrM ~(11)5"" canefUC!InO ... ~cte
/ .~n.:.mló'~li!V.w '19
,_..,.. .. "!1'.... ·_.;. ./ conm<vo ''"na.'lo2S !lo~
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/ ~~·11'·0-f/)
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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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:
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Fuerzas tractivas unitarias efectivas en términos de
y* y•S para el fondo de un canal
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
; tl J_ 1 _/ ¡J e ~(""'"•" .' .dt,.,.., 'lA r.7r1~ ~lead:u: Yscr"'dr'vl ZP"' Íf YrJ i7t,C< IJYJ {lR.,( . : // /v {} ~m""' ¿JT / 1-1//M'V /
L g~ 31/ .fe; fo _,~~ d._ ~2-?1. 69 -= o, 235
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