Capítulo 10: Flujo en canales abiertos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.104 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.104 El flujo en un canal rectangular de la Figura P10.104 se expande a una sección transversal un 50 por 100 más ancha. Comenzando en los puntos a y b, esboce la forma esperada de las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.103 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.103 Un canal circular de acero con una capa de pintura tiene un radio de 50 cm y opera medio lleno con un caudal de 1,2 m3 /s y una pendiente de 5 m/km. Determine (a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.102 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.102 El flujo en el canal ancho mostrado en la Figura P10.102 varía desde una pendiente fuerte a una pendiente más fuerte aún. Comenzando en los puntos a y b, esboce la forma esperada de las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.101 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.101 Considere la variación gradual del flujo a partir del punto a de la Figura P10.101 desde la pendiente suave S01 a la pendiente algo menos suave S02 aguas abajo. Esboce la forma esperada de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.100 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.100 Si la fricción con la solera es tenida en cuenta en el desagüe bajo compuerta del Problema P10.84, los calados (y1 , y2 , y3 ) variarán con x. Esquematice el tipo de solución gradualmente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.99 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.99 Un canal en forma de V (con ángulo de 60°) recubierto de tejas de arcilla tiene un caudal de 1,98 m3 /s y una pendiente de 0,33°. ¿Es ésta una pendiente suave, crítica o fuerte?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.98 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.98 Un canal ancho de tierra con guijarros tiene un caudal de 10 m3 /s por unidad de anchura y una pendiente de 0,75°. ¿Es ésta una pendiente suave, crítica o fuerte? ¿Qué tipo de solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.97 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.97 Un canal rectangular de 4 m de anchura y hecho de ladrillos tiene un caudal de 8,0 m3 /s y una pendiente de 0,1°. ¿Es ésta una pendiente suave, crítica o fuerte? ¿Qué tipo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.96 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.96 Muestre que los números de Froude a ambos lados de un resalto hidráulico están relacionados entre sí a través de la sencilla relación Fr2 = Fr1 (y1 /y2 )3/2. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.95 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.95 Una elevación de 10 cm de altura en un canal horizontal ancho crea un resalto hidráulico justo aguas arriba, y da lugar a la constelación de la Figura P10.95. Despreciando todas las pérdidas salvo en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.94 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.94 Para la configuración de la Figura P10.93, considere los siguientes datos ligeramente distintos. La velocidad aguas arriba es V1 = 1,5 m/s y la altura h de la elevación es igual a 27 cm. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.93 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.93 La Figura P10.93 muestra una corriente de agua en un canal horizontal que se acelera gradualmente sobre una elevación y luego experimenta un resalto hidráulico. Si y1 = 1 m e y3 = 40 cm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.92 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.92 Al final de un aliviadero de 80 ft de ancho se forma un resalto hidráulico con un calado de 1 ft aguas arriba y 10 ft aguas abajo. Determine (a) el caudal de agua y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.91 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.91 No cabe duda de que ha utilizado la fórmula (10.43) para un resalto horizontal para resolver los Problemas P10.89 y P10.90, lo que es razonable dado que la pendiente es pequeña. Sin embargo, Chow [2,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.90 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.90 Modifique el Problema P10.89 de la manera siguiente. Suponga que y2 = 1,5 m e y1 = 30 cm, pero que la pendiente del canal no es igual a 1°. Determine cuál es la pendiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.89 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.89 Un movimiento uniforme de agua de 30 cm de calado fluye sobre una pendiente de 1° de cemento no pulido cuando se encuentra con un resalto hidráulico, como muestra la Figura P10.89. Si el canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.88 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.88 Para la configuración de la Figura P10.84, suponga que en la sección 3 el calado es de 2 m y el número de Froude vale 0,25. Calcule (a) el caudal por unidad de anchura, (b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.87 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.87 Cuando la marea del océano se adentra en un estuario en dirección contraria al río que trata de desembocar, como en el río Severn en Inglaterra, puede aparecer una ola de marea. Suponga que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.86 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.86 Considere una ola formada por un resalto hidráulico que se propaga aguas arriba en un fluido en reposo, como en la Figura 10.4a. Suponga que el agua en reposo tiene un calado de 2 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.85 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.85 La velocidad de salida tras la compuerta del Problema P10.72 es de 4,33 m/s. Si justo aguas abajo de la sección 2 hay un resalto hidráulico, determine (a) la velocidad, (b) el calado, (c) el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.84 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.84 Considere el desagüe bajo compuerta de la Figura P10.84. Si y1 = 10 ft y se desprecian todas las pérdidas salvo la disipación en el resalto, calcule y2 e y3 y el porcentaje de disipación,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.83 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.83 El flujo en un canal ancho experimenta un resalto hidráulico que lo lleva desde 40 a 140 cm de calado. Calcule (a) V1 , (b) V2 , (c) el calado crítico, en cm, y (d)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.82 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.82 Aguas abajo de un resalto hidráulico la corriente tiene un calado de 4 ft y un número de Froude de 0,5. Calcule (a) y1 , (b) V1 , (c) Fr1 , (d) el porcentaje de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.81 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.81 En un canal ancho fluye agua a q = 25 ft3 /(s · ft) y con y1 = 1 ft, que se encuentra con un resalto hidráulico. Calcule y2 , V2 , Fr2 , hƒ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.80 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.80 En un canal ancho y horizontal fluye agua con un calado de 30 cm, que se encuentra con un resalto hidráulico con una disipación de energía del 71 por 100. Determine (a) el calado aguas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.79 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.79 Muestre que el número de Froude aguas abajo de un resalto hidráulico viene dado por ¿Sigue siendo válida esta fórmula si intercambiamos los subíndices 1 y 2? ¿Por qué? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.78 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.78 Repita el Problema P10.75 considerando que la compuerta está anegada e y2 = 40 cm. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.77 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.77 La Ecuación (10.41) para el coeficiente de descarga es para una descarga libre (casi no viscosa). Si la compuerta está anegada, como en la Figura 10.10c, habrá disipación y Cd disminuye bruscamente. La Figura P10.77…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.76 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.76 Estime para el Problema P10.75 la altura de la ranura que haría que el nivel del agua descendiera desde 1 m hasta 30 cm en exactamente 40 segundos. Suponga que la descarga es libre. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.75 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.75 Un depósito de agua de 1 m de profundidad, 3 m de largo y 4 m de ancho (en el sentido perpendicular al papel) tiene una compuerta cerrada en su pared derecha, como muestra la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.74 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.74 .Para la Figura P10.69, muestre que para un flujo no viscoso la velocidad aguas arriba puede relacionarse con el nivel del agua mediante donde K = y1 /y2 . Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.73 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.73 .Suponga en la Figura P10.69 que y1 = 1,4 m y que la compuerta deja una ranura de 15 cm bajo ella. Determine el caudal por unidad de anchura resultante y el calado aguas abajo.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.72 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.72 Una corriente de agua se aproxima a la compuerta de la Figura P10.72 a V1 = 0,2 m/s y con y1 = 1 m. Teniendo en cuenta la energía cinética de la corriente incidente, calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.71 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.71 Sean y1 = 95 cm e y2 = 50 cm en la Figura P10.69. Determine el caudal por unidad de anchura si la energía cinética aguas arriba es (a) despreciada y (b) tenida en cuenta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.70 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.70 Sean V1 = 0,75 m/s y V2 = 4,0 m/s en la Figura P10.69. Calcule (a) el caudal por unidad de anchura, (b) y2 y (c) Fr2 . Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.69 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.69 .La Figura P10.69 muestra el desagüe bajo compuerta en un canal de gran anchura b. Suponiendo que el flujo es estacionario y no viscoso con energía cinética despreciable aguas arriba, deduzca una fórmula para el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.68 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.68 Modifique el Problema P10.65 para que la corriente incidente vaya en régimen rápido con V0 = 6 m/s e y0 = 1 m. Si sólo dispone de tiempo para resolver un caso, tome hmáx =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.67 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.67 Sean V0 = 5 m/s e y0 = 1 m en la Figura P10.62. Si el flujo sobre la elevación es crítico (Fr = 1,0), determine la altura hmáx de la elevación. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.66 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.66 Sean V0 = 6 m/s e y0 = 1 m en la Figura P10.62. Si la altura máxima de la elevación es de 35 cm, calcue (a) el número de Froude sobre la cresta de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.64 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.64 Sean V0 = 1 m/s e y0 = 1 m en la Figura P10.62. Si el movimiento sobre la cresta de la elevación es crítico (Fr = 1,0), determine la altura hmáx de la elevación.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.63 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.63 Sean V0 = 1 m/s e y0 = 1 m en la Figura P10.62. Si la altura máxima de la elevación es de 15 cm, determine (a) el número de Froude sobre la cresta de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.62 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.62 .Considere el flujo sobre una elevación en un canal muy ancho, como en la Figura P10.62. Se puede estimar la variación en el calado del agua suponiendo que el flujo es no viscoso. Utilice las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.61 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.61 Modifique el Problema P10.59 de la manera siguiente. Suponiendo nuevamente que la corriente incidente (V1 , y1 ) es uniforme y de régimen lento, determine (a) el caudal y (b) el valor de y2 para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.60 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.60 Modifique el Problema P10.59 de la manera siguiente. Suponiendo nuevamente que la corriente incidente (V1 , y1 ) es uniforme y de régimen lento, determine (a) el caudal y (b) el valor de y2 para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.59 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.59 El movimiento uniforme de agua en un canal ancho hecho de ladrillos y de pendiente 0,02° fluye sobre una elevación de 10 cm, como muestra la Figura P10.59. Aparece una ligera depresión de la superficie…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.58 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.58 Un canal circular de chapa ondulada está medio lleno de agua que circula uniformemente para una pendiente de 0,0118. El esfuerzo medio de cortadura en las paredes del canal es de 29 Pa. Calcule (a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.57 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.57 Para el conducto triangular del Problema P10.56, si el caudal crítico es de 1,0 m3 /s, calcule (a) el calado crítico y (b) la pendiente crítica. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.56 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.56 .La Figura P10.56 muestra un conducto triangular de acero ribeteado parcialmente lleno. Si el calado crítico es de 50 cm, calcule (a) el caudal crítico y (b) la pendiente crítica. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.55 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.55 Sea un canal trapezoidal, como el de la Figura 10.7, con b = 1 m y θ = 50°. El calado del agua es de 2 m y el caudal vale 32 m3 /s. Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.54 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.54 Un canal en forma de V hecho de tejas de arcilla tiene un ángulo de 70° y transporta 8,5 m3 /s de agua. Calcule (a) el calado crítico, (b) la velocidad crítica y (c) la…