6to Semestre
Grupo A
Tecnológico
Nacional de
México
Plantel Ciudad Serdán
SISTEMAS E INSTALACIONES
HIDRAULICAS
Ing. José Rubén Pérez González
Mauricio Pérez Ramírez
01 de julio del 2024
Ingeniería Mecánica
Unidad V
Problemarío:
Flujo externo
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Orientación Universidad
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Busca documentos
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Busca documentos en el Store
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Video Cursos
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Quiz
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pregúntale a la comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ranking de las universidades
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
¡Nuestros e-books salva-estudiantes!
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Problemario de Canales, Ejercicios de Sistemas Termofluidos
Problemario de canales abiertos a la atmosfera
Tipo: Ejercicios
2020/2021
1 / 9
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Normalmente descargados juntos
Documentos relacionados
Vista previa parcial del texto
¡Descarga Problemario de Canales y más Ejercicios en PDF de Sistemas Termofluidos solo en Docsity!
6to Semestre
Grupo A
Tecnológico
Nacional de
México
Plantel Ciudad Serdán
SISTEMAS E INSTALACIONES
HIDRAULICAS
Ing. José Rubén Pérez González
Mauricio Pérez Ramírez
01 de julio del 2024
Ingeniería Mecánica
Unidad V
Problemarío:
Flujo externo
14.11 Determine la descarga normal para una boca de lluvia hecha de aluminio
con la forma que muestra la figura 14.19, la cual corre a una profundidad de 3.
in. Use n = 0.013. La boca desciende 4 in en una longitud de 60 pies
Solución:
Antes que nada, debemos de identificar los datos del problema en base al
enunciado, así como identificar el sistema de unidades que se ocupa para poder
hacer las conversiones necesarias.
Datos:
Los datos que nos dan son en el sistema inglés, pero tendremos que hacer
conversiones para estas magnitudes por lo que la conversión se hará más
adelante.
Lo primero será declarar la profundidad y el factor de resistencia
d ( Profundidad )=3.50∈¿
n ( factor de resistencia o n de Manning )=0.
Ahora debemos de calcular el área y eso será en función de la suma de las áreas
de las figuras que se encuentran en nuestro canal tomando muy en cuenta que no
nos da la altura total pero sí la diferencia de alturas entre la profundidad y la altura
que a donde no llega el fluido
Q =
2
3
1
2
Ejecutando las operaciones tenemos como resultado que el caudal obtenido
tenemos que Q =0.
f t
3
s
14.17 Calcule la profundidad del flujo en un canal trapezoidal con una anchura
inferior de 3 m y cuyas paredes forman una pendiente de 40° con la horizontal. El
canal es de concreto sin acabar y se tendió sobre una pendiente de 0.1 por ciento.
La descarga es de 15 m3 /s.
Solución:
Primero debemos de saber que datos tenemos, así como los valores en los que
los tenemos para saber qué sistema de medición ocuparemos, así como las
conversiones pertinentes.
Datos:
Q
caudal o descarga
m
3
s
A ( base menor del canal )= 3 m
n ( factor de resistencia o n de Manning )=0.
Ahora vamos a utilizar la fórmula para determinar la descarga normal
y y
y
45°
30m
L
L =
√
y
2
- y
2
Q =
n
A R
2
3
S
1
2
La fórmula anteriormente mostrada está bien para determinar caudal pero ese ya
lo tenemos ahora lo que queremos determinar es la profundidad del flujo en el
canal trapezoidal por lo que debemos de adecuar la ecuación para que nos quede
el radio hidráulico y el área como las incógnitas puesto que los otros datos que
son el caudal el factor de resistencia y la pendiente ya las tenemos de tal forma
nos queda la formula así:
A R
2
3
nQ
1.00 S
1
2
Sustituyendo valores tenemos que:
A R
2
3
1
2
Ahora procedemos a despejar el área en función de la fórmula que tenemos para
el trapecio tomando en cuenta que sabemos solo la base de el trapecio, y de
acuerdo con el diagrama mostrando en el inicio del problema.
A =3.0 ( y )+ 2
[
( y ) ( y )
]
= 3 y + y
2
Posteriormente procedemos a despejar el perímetro mojado en base a el
perímetro de la figura
℘=3.0+ 2 L =3.0+ 2 √ 2 y
Por ultimo sustituimos la ecuación resultante del área
A R
2
3
=( 3 y + y
2
[
3 y + y
2
3 +2.28 y
]
2
Ejecutando las operaciones nos resulta que:
y =1.69 m
A R
2
3
nQ
1.49 S
1
2
A R
2
3
1
2
Ahora hay que exponer la fórmula para determinar el área en un círculo, pero
tomando en cuenta que solo vamos a tomar la mitad del círculo como válida
basándonos en el la figura de 14.6 del libro de mecánica de fluidos de Robert L.
Mott
A =
π D
2
Por otra parte vamos a tomar el la fórmula para determinar el perímetro mojado
qué es la fórmula del perímetro del círculo
πD
Y por último vamos a exponer la fórmula clásica del radio hidráulico
R =
A
Sustituyendo los valores nos queda la relación de división que seria igual al radio
hidráulico.
R =
π D
2
πD
D
Ahora sustituyendo los valores en la fórmula que pusimos en un principio tenemos
que
A R
2
3
π D
2
[
D
]
2
3
A R
2
3
π D
2
D
8
3
2
3
A R
2
3
π ( D )
8
3
D
8
3
A R
2
3
A R
2
3
D
8
3
Por último, para terminar el diámetro de la baldosa que va a conducir el flujo de
500 galones por minuto despejaremos la siguiente ecuación
D =
A R
2
3
Entonces nos queda que:
D =
[
]
3
8
=1.29 ft
El tamaño necesario de la baldosa será de 1.29 pies de diámetro.