Capítulo 10: Flujo en canales abiertos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.53 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.53 Determine el calado y2 de la corriente del río del Problema P10.48 que tiene la misma energía específica que el calado y1 = 12 ft dado. Estos son calados conjutados. ¿Cuánto vale Fr2 ? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.52 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.52 Sea un canal semihexagonal con una solera de anchura W que va lleno de agua. El caudal es de 12 m3 /s. Determine W si el número de Froude debe ser igual a 0,60. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.51 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.51 Un canal circular asfáltico de 75 cm de diámetro opera medio lleno a una velocidad media de 3,4 m/s. Calcule (a) el caudal, (b) el número de Froude y (c) la pendiente crítica. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.50 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.50 Un alfiler que pincha la superficie libre de una corriente en un canal rectangular genera una onda en forma de cuña con un semiángulo de 25°, tal como muestra la Figura P10.50. Si la superficie…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.49 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.49 Determine el calado crítico del canal enladrillado del Problema P10.34 para las dos anchuras de 4 y 8 ft. ¿Van las corrientes normales en régimen lento o rápido? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.48 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.48 Un río ancho de tierra limpia tiene un caudal de q = 150 ft3 /(s · ft). ¿Cuánto vale lel calado crítico? Si el calado actual es de 12 ft, ¿cuánto vale el número de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.47 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.47 Transforme la Figura 10.8b en una representación de q frente a y con E constante. ¿Se da el valor máximo de q para el calado crítico? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.46 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.46 Parece ser que un canal en forma parabólica, como el de la Figura P10.46, reduce la erosión. El perímetro y área de una sección transversal parabólica vienen dados por las siguientes expresiones [7, pág. 36]:Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.45 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.45 ¿Cuál es el calado más eficiente en un canal trapezoidal asfáltico, con ángulos laterales de 45°, que lleve un caudal de 3 m3 /s y tenga una pendiente de 0,0008? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.44 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.44 ¿Cuáles son las dimensiones más eficientes para un canal semihexagonal de hierro fundido que lleve un caudal de 15.000 gal/min y tenga una pendiente de 0,16°? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.43 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.43 ¿Cuáles son las dimensiones más eficientes para un canal rectangular de acero ribeteado que lleve un caudal de 4,8 m3 /s y tenga una pendiente de 1:900? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.42 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.42 Suponga que los ángulos laterales del canal trapezoidal del Problema P10.39 son reducidos hasta 15° con el fin de evitar el corrimiento de tierra. Si la anchura de la solera es de 8 ft, (a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.41 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.41 Determine el valor más eficiente de θ para el canal en forma de V de la Figura P10.41. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.40 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.40 Utilizando la geometría de la Figura 10.6a, muestre que el canal abierto circular más eficiente (radio hidráulico máximo para un área dada) es el de sección semicircular. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.39 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.39 Un canal trapezoidal con n = 0,022 y S0 = 0,0003 tiene la forma de medio hexágono con el fin de maximizar su eficiencia. ¿Cómo de largos deben ser los lados del hexágono para que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.38 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.38 Sea un canal rectangular con b = 3 m e y = 1 m. Si n y S0 son los mismos, ¿cuál será el diámetro de un canal semicircular que tenga el mismo caudal? Compare…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.37 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.37 Se pretende construir un canal triangular (véase la Figura E10.6) de chapa ondulada para transportar 8 m3 /s de agua con una pendiente de 0,005. El suministro de chapas onduladas está limitado, con lo que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.36 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.36 El río Blackstone al norte de Rhode Island fluye normalmente con un caudal de 25 m3 /s y su sección se parece a la Figura P10.35, con un canal central de tierra limpia con b1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.35 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.35 Cuando hay inundaciones un canal natural suele consistir en un canal principal profundo más dos zonas laterales inundadas, como en la Figura P10.35. Las zonas laterales suelen ser poco profundas y muy revueltas. Si el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.34 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.34 Un canal rectangular de ladrillo con S0 = 0,002 es diseñado para llevar 230 ft3 /s de agua en condiciones de movimiento uniforme. Hay una discusión sobre si la anchura del canal debería ser de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.33 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.33 Cinco alcantarillas como la del Problema P10.32 descargan en un único colector asfáltico, también con una pendiente de 0,25°. Si el colector también debe operar medio lleno, ¿cuál debe ser su diámetro? Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.32 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.32 Una alcantarilla de 2 m de diámetro y recubierta de tejas de arcilla opera medio llena con una pendiente de 0,25°. Calcule el caudal normal en gal/min. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.31 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.31 Un colector de aguas pluviales tiene la sección transversal mostrada en la Figura P10.31 y una pendiente de 1,5 m/km. Si se construye a partir de ladrillos, determine el caudal normal cuando el nivel del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.30 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.30 .Un canal en forma de V (ángulo de 90°) hecho a partir de tejas de arcilla tiene una longitud de 1 km y una pendiente de 1:400. Cuando opera con un calado de 2 m,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.29 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.29 Suponga que el canal trapezoidal de la Figura P10.17 contiene arena y sedimentos que no queremos erosionar. De acuerdo con una correlación experimental debida a A. Shields en 1936, el esfuerzo cortante medio en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.28 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.28 Muestre que para todo movimiento uniforme en un canal recto de sección prismática el esfuerzo cortante medio en la pared viene dado por Si descubre con suficiente antelación este resultado, puede utilizarlo para resolver el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.27 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.27 Un canal circular de cemento no pulido tiene una pendiente de 1:600 y un diámetro de 5 ft. Estime el caudal normal de agua en gal/min para el cual el esfuerzo cortante medio en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.26 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.26 Siguiendo la idea de la Figura 10.6b, analice el movimiento uniforme en un canal rectangular de área constante A = by, pendiente constante, pero anchura b y calado y variables. Represente el caudal Q resultante,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.25 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.25 El canal en forma de triángulo equilátero de la Figura P10.25 tiene una pendiente constante S0 y un factor de Manning n. Determine Qmáx y Vmáx. Después, por analogía con la Figura 10.6b, represente los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.24 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.24 Un canal de acero ribeteado tiene una pendiente de 1:500 y una sección en forma de V con un ángulo de 80°. Determine el calado normal si el caudal es de 900 m3 /h. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.23 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.23 Se desea escarbar un canal de tierra limpia de sección trapezoidal con θ = 60° (véase la Figura 10.7). El caudal deseado es de 500 ft3 /s con una pendiente de 8 ft por milla.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.22 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.22 Un acueducto trapezoidal (Figura 10.7) con b = 5 m y θ = 40° transporta una corriente normal de agua de 60 m3 /s con y = 3,2 m. Si la superficie es de tejas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.20 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.20 Un colector de aguas pluviales circular de chapa ondulada fluye medio lleno por una pendiente de 4 ft/mi. Calcule el caudal normal si el diámetro del colector es de 8 ft. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.19 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.19 Modifique el Problema P10.17 de la manera siguiente. Supongamos que la superficie es tierra limpia que se erosiona si V excede 1,5 m/s. ¿Cuál es el calado máximo para el que no se produce erosión?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.18 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.18 Modifique el Problema P10.17 de la manera siguiente. Determine el calado normal para el cual el caudal es de 8 m3 /s. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.17 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.17 El canal trapezoidal de la Figura P10.17 está hecho de ladrillos y tiene una pendiente de 1:500. Determine el caudal si el calado normal es de 80 cm. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.16 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.16 Para el Problema P10.15, usando cemento pulido, determine el porcentaje de reducción del caudal si el canal es dividido por el centro mediante la barrera propuesta en la Figura P10.15. ¿Cómo cambian los resultados si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.15 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.15 El canal de cemento liso de la Figura P10.15 está diseñado para un caudal de 6 m3 /s y un calado normal de 1 m. Determine (a) la pendiente de diseño del canal y (b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.14 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.14 La fórmula de Chézy (10.18) es independiente de la densidad y viscosidad del fluido. ¿Significa esto que agua, mercurio, alcohol y aceite SAE 30 discurren con el mismo caudal por un canal abierto dado? Explíquelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.13 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.13 El flujo laminar en la película del Problema P10.12 puede volverse turbulento si Re > 500. Si la pendiente es de 0,0045, ¿cuál es el espesor máximo de la película, en mm, para el cual…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.12 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.12 (a) Para la película laminar de agua fluyendo sobre la pendiente pavimentada de ángulo θ de la Figura P4.36, muestre que el caudal viene dado por donde b es la anchura de la película y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.11 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.11 Un canal de sección rectangular tiene una anchura de 2 m y contiene agua con un calado de 3 m. Si la pendiente es de 0,85° y el canal está hecho de chapas onduladas, determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.10 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.10 Si se incluye la tensión superficial ϒ en el análisis del Problema P10.9, la velocidad de onda resultante es [8 a 10] (a) Determine si esta expresión se ve afectada por el número de Reynolds,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.9 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.9 La Ecuación (10.10) es para una onda de perturbación aislada. Para un tren periódico de ondas superficiales de pequeña amplitud con longitud de onda λ y periodo T, la teoría no viscosa [8 a 10]…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.8 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.8 Un terremoto cerca de la península de Kenai, Alaska, crea una onda solitaria (llamada tsunami) que se propaga en dirección sur atravesando el Océano Pacífico. Si la profundidad media del océano es de 4 km…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.7 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.7 Dos guijarros lanzados sucesivamente en el mismo punto de una corriente de agua en un canal de 65 cm de calado forman las dos ondas circulares mostradas en la Figura P10.7. A partir de esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.6 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.6 Dos guijarros lanzados sucesivamente en el mismo punto de una corriente de agua en un canal de 42 cm de calado forman las dos ondas circulares mostradas en la Figura P10.6. A partir de esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.5 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.5 Fluye agua rápidamente por un canal con un calado de 25 cm. Si se pincha la superficie libre con un alfiler se genera una onda en forma de cuña con un ángulo de 38°. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.4 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.4 La corriente de agua en el canal de la Figura P10.4 presenta una superficie libre en tres puntos distintos. ¿Hace esto que se pueda considerar como un flujo en un canal abierto? Explíquelo. ¿Qué representa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – WHITE 5 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA P10.3 MECÁNICA DE FLUIDOS WHITE 5 EDICIÓN. P10.3 La bahía de Narragansett tiene una longitud aproximada de 22 millas y una profundidad media de 42 ft. Las tablas de mareas para la región indican un retardo de 30 min entre la pleamar en…