HIDRAULICA

1. ¿Que indica el número de froude: es la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerza de gravedad que actúan sobre un fluido?

F=V/gL

2. ¿Qué es un control hidráulico?Es una forma especial de transición y se consigue insertando una estructura, que cambie la naturaleza del flujo de subcritico a supercrítico

Subcritico o tranquilo: froude <1, la velocidad del flujo es menor que la de la gravedad, la velocidad es relativamente baja y la profundidad es relativamente grande

Crítico: froude =1, es un estado teórico en corrientes naturales y representa el punto de transición entre los dos regímenes o sea entre el subcritico y el súper critico

Flujo súper crítico o rápido velocidad relativamente alta y poca profundidad, propio de cauces de gran pendiente o ríos de montaña.

3. ¿Qué significa control aguas arriba en una estructura?Cuando la altura de la lámina de agua es mayor a la entrada que a la salida.Cuando el nivel de energía de la entrada es superior del nivel de energía de la salida, la lámina de agua es inferior a la capacidad hidráulica de la alcantarilla

4. ¿Qué significa control aguas abajo en una estructura?Se presenta cuando la capacidad hidráulica de la alcantarilla está limitada por el nivel del agua, aguas debajo de la misma o por la capacidad hidráulica de la alcantarilla

5. Que considera el método de cowan?: es un método que pretende darle un valor más específico al coeficiente de rugosidad de manning teniendo en cuenta factores tales como: el material y las irregularidades de forma del mismo, cambios de forma y tamaño del cauce, el tipo de vegetación, condiciones de flujo y estructura de meandros

6. ¿Qué tipo de socavación se calcula en un puente?

Socavación: es el descenso del nivel del lecho al paso de una creciente, puede ser homogénea cuando destapa un solo estrato y heterogénea cuando destapa varios estratos.

Tipos:

General Por contracción: cuando la cimentación del puente invade el cauce

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Socavación local: es la socavación q se produce al pie de las estructuras interpuestas a la corriente para el caso de puentes pilas y estribos

Socavación en agua clara: cuando no hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba hasta el sitio de ponteadero y por lo tanto no hay reabastecimiento del lecho socavado.

Socavación en lecho móvil: cuando hay transporte de material de lecho desde aguas arriba hasta el sitio de ponteadero por lo tanto parte de este sedimento queda atrapado en el hueco de socavación

7. ¿Cuándo aplica la socavación por aguas claras?Cuando no hay transporte de sedimentos del lecho ubicado aguas arriba y por lo tanto la zona socavada no se vuelve a llenar.

8. ¿Cuál es la pendiente lateral máxima que puede tener una cuneta?

Según el invias se recomienda hasta el 25%.

9. Dibuje la línea de energía entre un canal abierto y sus componentes:

En el caso de un fluido ideal, la energía E en (1) es igual a la energía en (2). Para el

caso de un fluido real hay una pérdida de energía entre (1) y (2) .En realidad no es

energía pérdida, sino transformada a calor debido a la fricción. En este caso, la

ecuación de la energía para el tramo (1) y (2) se muestra en la figura siguiente y se

representa como:

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FIGURA Energía en las secciones 1 y 2.

Esta ecuación es aplicable a flujos paralelos o gradualmente variados. Para un canal

de pendiente pequeña (θ ≈ 0 y Cosθ ≈ 1), esta se convierte en:

O bien:

Dónde:

hf = disipación de energía entre las secciones (1) y (2)

10. enumere las formas en que se puede controlar el hidroplaneo

Hidroplaneo: ocurre cuando una lámina de agua continua, queda atrapada entre los neumáticos y el pavimento, ocasionando reducción en la fricción y produciendo el deslizamiento del vehículo sobre la superficie húmeda.

Se puede controlar de la siguiente manera:

incrementar la textura superficial del pavimento con métodos como el estriado transversal emplear mezclas asfálticas discontinuas o drenantes construir estructuras de drenaje longitudinal tales como cunetas, canales y drenes.

11. Cuál es el periodo de retorno empleado en el cálculo de las cunetas y filtros

¿Que el periodo de retorno?

Intervalo de tiempo dentro del cual se espera que un evento de magnitud X sea igualado o excedido al menos una vez (T)

Periodo de retorno para obras viales

Filtro o drenaje sub superficial 2Cunetas 5Zanja de coronación 10Estructuras de caída 10Alcantarillas de 0.90 mts de diámetro 10Alcantarillas mayores a 0.90 mts de diámetro 20Box 25Puentes con luz menor a 10 metros 25

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Puentes con luz entre 10 y 50 metros 50Puentes con luz mayor a 50 metros 100

12. ¿Cuál es el valor típico máximo aceptado de espesor de altura de lámina de agua para no generar hidroplaneo?

La lámina de agua no debe exceder de un espesor de 4 milímetros.

13. ¿Cómo funciona el flujo rasante en una estructura de disipación?

Para esta condición el agua fluye sobre las esquinas externas de las escaleras como una nata sobre un seudo fondo, produciéndose una recirculación de agua en la parte interna del escalón, la perdida de energía se da entonces por recirculación de agua y por impacto en el escalón aguas abajo.

Disipador de energía: es una estructura diseñada para disipar la energía cinética de un flujo para evitar el riesgo de socavación del canal aguas abajo.

Tipos de estructura de disipación:

Rápidas lisa Rápidas escalonadas Combinación de lisas y escalonadas Cubetas Cubetas saf Canal de pantallas deflectoras (CPD) aplica para pendientes de 10 a 50% CPD ALTERNO modificación hecha por la universidad nacional y que aplica de la

misma forma que el original es un canal de sección rectangular con fondo liso que incluye pantallas deflctoras colocadas a 45 grados con el eje del canal, las cuales cuymplen el papel de elementos disipadores vde energia y pestañas longitudinales sobre los bordes de ambas paredes del canal que impiden que la estructura rebose.

CRTC canal de rápidas con tapa y columpio, es un canal aplicable al caso de conducciones a lo largo de pendientes altas o muy altas entre 50 y 173%

Tipos de flujo en estructuras de disipación

Flujo rasante: Para esta condición el agua fluye sobre las esquinas externas de las escaleras como una nata sobre un seudo fondo, produciéndose una recirculación de agua en la parte interna del escalón, la perdida de energía se da entonces por recirculación de agua y por impacto en el escalón aguas abajo.

Flujo saltante: el flujo de cada escalon sigue una trayectoria de chorro con un lente de aire bajo la napa, golpeando la huella del escalon aguas abajo y genmerando un resalto hidráulico, la perdida de

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nergia se produce por la dispersión del chorro en el aire, por la mezcla del agua en el impacto y por el desarrollo total o parcial del resalto hidráulico.

Flujo de transición: condición intermedia de las dos anteriores en que la napa sobre el lente de aire puede o no formarse y se produce una recirculación parcial del agua en cada escalon

14. ¿Qué es un resalto hidráulico?

Ocurre en el paso brusco de régimen supercrítico (rápido) a régimen subcrítico (lento), es decir, en el resalto hidráulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un valor inferior al crítico a otro superior a este.

Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rápida existe algún obstáculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras hidráulicas tales como vertederos de demasías, rápidas, salidas de compuertas con descarga por el fondo, etc., lo que se muestra en la Figura 5-12

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FIGURA 5-12 Lugares apropiados para formarse el resalto hidráulico

En un resalto como el que se muestra en la Figura 5-13 se pueden realizar las siguientes observaciones:

FIGURA 5-13 Elementos del resalto hidráulico

15. Drenaje sub superficial:

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Drenaje sub superficial: se utiliza con el fin de evitar los problemas que genera el agua subterránea o infiltrada en una carretera

Objetivos del drenaje sub superficial.

Facilitar la ejecución de las explanaciones Impedir la saturación de la subrasante Contribuir a la estabilidad de los taludes

Funciones del drenaje sub superficial:

Abatir el nivel freático en via, taludes, cortes y llenos Interceptar filtraciones subterráneas para no afectar el pavimento Drenar agua superficial que se infiltra

Efectos por la falta o deficiencia en el drenaje sub superficial

Erosión, el agua se infiltra en la estructura y lava el material granular debajo de la capa de rodadura; produce bombeo en pavimento rígido y ahuellamiento en pavimento asfaltico.

Stripping, es el desprendimiento de la película de asfalto. Perdida de liga entre las capas asfálticas Ablandamiento de las capas granulares que puede generar fatiga.

Tipos de drenaje sub superficial

Drenes longitudinales Drenes transversales Drenes horizontales Capas permeables Pozos de alivio Geodren

Información requerida para el diseño de drenaje sub superficial.

Geometría del dominio de flujoNumero de calzadas y de carrilesAlineamiento horizontal y verticalSecciones transversalesAnchos de calzadas y bermasAnchos y espesores de la capa de pavimentoProfundidad de cortes y espesores de rellenos

Propiedades de los materiales.Permeabilidad (q)Porosidad efectiva (ne)Efecto de C (%), porcentajes estimados de agua que puede ser drenada por gravedad en materiales granulares saturados

Datos climáticosprecipitación

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16. ecuación de continuidad

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HIDROLOGIA

17. Fuentes de agua en el pavimento:

Infiltración Precipitación Capilaridad Riego Filtración Desplazamiento lateral de humedad

18. Efectos del agua en el pavimento Baches Erosión Agrietamiento Afloramiento de humedad Bombeo

19. Parámetros de la cuenca.

Limite topográfico o divisoria Área cuenca Longitud de la corriente principal Longitud hasta la divisoria Pendiente promedio de la cuenta Cota superior del cauce principal y de la cuenca Cota inferior del cauce principal y de la cuenca Pendiente promedia del cauce principal Tiempo de concentración

20. Tiempo de concentración (Tc)

Es el tiempo que tarda una gota de agua en caer de la parte superior de la cuenca al sitio de estudio se calcula por la formula de temez, kirpich, scs ranser. Se calcula minimo tres datos por tres formulas diferentes y de estos escojo el de menor valor

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21. Precipitación

Aritmético Polígonos de thiessen Isoyetas

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Método de interpolación tipo kriggin

22. Modelos lluvia escorrentía

Para cuencas menores o iguales a 2.5 km2 se usa el método racional

Para cuencas mayores a 2.5 km2 se usa el método del hidrograma de escorrentía superficial.

23. Coeficiente de escorrentía (C).

El Coeficiente de Escorrentía es uno de los parámetros fundamentales de la Hidrología superficial, pues representa la porción de la precipitación que se convierte en caudal, es decir, la relación entre el volumen de Escorrentía superficial y el de precipitación total sobre un área (cuenca) determinada:

Formula-Coeficiente-de-Escorrentia-Hidrologia

Una forma de visualizar el significado del Coeficiente de Escorrentía es tratarlo en términos de porcentaje de lluvia. Por ejemplo, un Coeficiente de Escorrentía de 0,85 conduciría a pensar en una escorrentía que representa el 85% de la lluvia total asociada. O, dicho de otra forma, por cada 100 litros por metro cuadrado precipitados en una Cuenca Hidrográfica, 85 litros por metro cuadrado se convertirán en flujo superficial..

24. Tiempo de rezago (TR ) o LagEs el 60% del tiempo de concentración en horas, es el tiempo entre la mitad de la lluvia y el pico de caudal 25. duración unitaria (du).Se expresa como du=0.133*Tc

26. ¿Cuáles son las pruebas de bondad de ajuste para las variables hidrológicas?

Prueba de CHI2 Prueba de SMIRNOV/KOLMOGOROV

27. Que es el método del número de curva (CN)

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Método desarrollado por el SCS, para calcular las abstracciones de una tormenta las cuales incluyen la intercepción, la detención superficial y la infiltración propiamente dicha, el CN varia en un rango de uno a cien dependiendo de :

Tipo de suelo Utilización y tratamiento del suelo Condiciones de la superficie del terreno Condición de humedad antecedente del suelo

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