El presente tiene como finalidad desarrollar los respectivos problemas aplicando el método de Bresse. Para efectos de dichos cálculos se ha empleado hojas lectrónicas, Cada problema constituye su respectivo análisis en lo que a su tipo se refiere, capturas de la hoja electrónica empleada con su respectivo gráfico y finalmente la captura hecha del software H-CANALES V3 que comprueba el correcto desarrollo del mismo.

1. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 1
UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
TITULACIÓN DE INGENIERIA CIVIL
HIDRÁULICA III
FLUJO GRADUALMENTE GRADUADO
PERFILES HIDRÁULICOS
METODO DE BRESSE
DOCENTE: ING. MIREYA LAPO
TAREA PROPUESTA 5
Abstracto: El presente tiene como finalidad desarrollar los respectivos problemas
aplicando el método de Bresse.
Para efectos de dichos cálculos se ha empleado hojas electrónicas, Cada problema
constituye su respectivo análisis en lo que a su tipo se refiere, capturas de la hoja
electrónica empleada con su respectivo gráfico y finalmente la captura hecha del
software H-CANALES V3 que comprueba el correcto desarrollo del mismo.
Contenido
PROBLEMA 1............................................................................................................................. 2
PROBLEMA 2............................................................................................................................. 4
PROBLEMA 3............................................................................................................................. 8

2. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 2
PROBLEMA 1
Se tiene un canal rectangular, cuyo ancho de solera es 1m coeficiente de rugosidad
n=0.014 y pendiente 0.0008.este canal tiene una compuerta que paso a 1.1 m3/s,
con abertura de a=0.2 m.
Considerando que la altura de la vena contraída en la compuerta es:
Y=Cc x a. donde Cc=0.61 y situado a una distancia de 1.5ª m aguas debajo de la
compuerta, se pide calcular el perfil del flujo desde la compuerta hacia aguas arriba.
Entonces de la siguiente ecuación: 𝐶𝑑 =
𝐶𝑐(0.960+0.979
𝑎
𝑦
)
√1+(𝐶𝑐∗
𝑎
𝑦
)
el coeficiente de descarga está
en función de Coeficiente de contracción, y este a la vez sabiendo que es 0.61 se obtiene
que:
𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦 →
𝐶𝑐 (0.0960 + 0.0979
𝑎
𝑦
)
√1 + (𝐶𝑐 ∗
𝑎
𝑦
)
𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦
1.1 =
0.61 ∗ (0.960 + 0.0979
0.2
𝑦
)
√1 + (0.61 ∗
0.2
𝑦
)
∗ (0.20 ∗ 1) ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 𝑦 = 4.575 = 𝑦 = 𝐻
Calculo de tirante normal
1.1 =
1
0.014
(1 ∗ 𝑦𝑛)
5
3
(1 + 2𝑦𝑛)
2
3
∗ √0.0008 → 1.108 𝑀
Calculo de tirante Crítico
1.12
9.81
=
(1 ∗ 𝑦𝑐)3
1
→ 𝑦𝑐 = 0.498 𝑚
Determinación de perfil
𝑦𝑛 > 𝑦𝑐 ∴ 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑴
𝒚 = 4.575; 𝒚𝒏 = 1.108; 𝒚𝒄 = 0.498
𝒚 > 𝑦𝑐 > 𝑦𝑛 ∴ 𝑠𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑒𝑛 𝒁𝑶𝑵𝑨𝟏
𝑷𝑬𝑹𝑭𝑰𝑳 → 𝑴𝟏
𝒚𝒇 = 𝟏. 𝟎𝟏 ∗ 𝑦𝑛 = 1.12 𝑚
Cálculo de perfil.
𝑥 =
𝑦𝑛
𝑆𝑜
𝑍 − 𝑦𝑛 (
1
𝑆𝑜
−
𝐶2
𝑔
) ∅(𝑍)
𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐶 =
𝑦
1
6
𝑛
& 𝑦 =
1.12 + 4.575
2
= 2.848 → 𝐶 =
2.848
1
6
0.014
= 85.04

3. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 3
HOJA DE CÁLCULO
Comprobación en H-Canales
Hay una longitud de: 5093.45 m hasta el tirante 1.01Yn
X Y Z Φ(Z) L
5696,3051 4,575 4,129 0,040 0,000
4831,646 3,884 3,505 0,0411 864,659
3956,4746 3,193 2,882 0,0612 1739,830
3069,7115 2,502 2,258 0,1017 2626,594
2145,957 1,811 1,634 0,2073 3550,348
608,51981 1,12 1,011 1,3929 5087,785
0
1
2
3
4
5
0,000
1000,000
2000,000
3000,000
4000,000
5000,000
6000,000
PERFIL HIDRAULICO

4. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 4
PROBLEMA 2
Un canal de sección rectangular, con ancho de solera 1.5 m, y coeficiente de rugosidad
n=0.014, conduce un caudal de 1.5 m^3/s. en cierta parte del perfil longitudinal del canal se
tiene un perfil como se muestra figura P.46
El tramo 1 tiene un pendiente de 1% y en el se encuentra una compuerta cuya apertura es:
a=0.20m.
El tramo 2 tiene una pendiente de 1.5%
Considerando que la altura de la vena contraída es y=Cc*a, donde Cc=0.7 y situado a una
distancia de 1.5*a m, aguas a bajo de la compuerta, se pide:
a) Análisis de los perfiles de flujo
b) El perfil aguas arriba de la compuerta. Usar el método.
c) El perfil agua a bajo del cambio de pendiente. Usar el método de tramos fijos.
(Con 5 tramos que estén separados 5 m)
Determinación del régimen del caudal
Calculo de tirante Crítico
1.52
9.81
=
(1.5 ∗ 𝑦𝑐)3
1.5
→ 𝑦𝑐 = 0.467 𝑚
Calculo de tirante normal
𝑦𝑛1 = 1.5 =
1
0.014
(1.5 𝑦𝑛1)
5
3
(1.5 + 2𝑦𝑛1)
2
3
∗ √0.01 → 0.3595𝑚

5. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 5
𝑦𝑛2 = 1.5 =
1
0.014
(1.5 𝑦𝑛2)
5
3
(1.5 + 2𝑦𝑛2)
2
3
∗ √0.015 → 0.3129𝑚
Carga necesaria tras la compuerta para el caudal de 1.5 m3/s
Entonces de la siguiente ecuación: 𝐶𝑑 =
𝐶𝑐(0.960+0.0979
𝑎
𝑦
)
√1+(𝐶𝑐∗
𝑎
𝑦
)
el coeficiente de descarga está
en función del coeficiente de contracción (Cc), y este a la vez sabiendo que es 0.7 se
obtiene que:
𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦 →
𝐶𝑐 (0.960 + 0.0979
𝑎
𝑦
)
√1 + (𝐶𝑐 ∗
𝑎
𝑦
)
𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑦
1.5 =
0.7 ∗ (0.960 + 0.0979
0.2
𝑦
)
√1 + (0.7 ∗
0.2
𝑦 )
∗ (0.20 ∗ 1.5) ∗ √2 ∗ 9.81 ∗ 𝑦 = 2.9162 = 𝑦 = 𝐻
𝐻 > 𝑦𝑐 > 𝑦𝑛1 ∴ 𝑧𝑜𝑛𝑎 1
PERFIL M1
Análisis de los perfiles de flujo
Ambos tirantes de los tramos para las distintas pendientes longitudinales son
menores que el crítico, por ende el fluido se encuentra en un régimen supercrítico
que generan exclusivamente curvas de remanso S. Independientemente en la zona en
la que se forme son las únicas que se dan. Antes de la compuerta se requiere una
carga de 2.9162 m para que salga por abertura de la misma un caudal de 1.5 m^3/s
dando lugar a la formación de una curva S1. Antes como se cambia de régimen
supercrítico a crítico se forma un resalto hidráulico para lo cual se calculó el
conjugado mayor:

6. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 6
YF1=1.01*0.5945=0.6
Luego de la compuerta la lámina de agua que emerge de la abertura se contrae a un
70% es decir; 𝑦2 =0.7*0.2=0.14 m siendo 𝑦2 < 𝑦𝑛1 < 𝑦𝑐 dando lugar a la formación
de una curva S3.
En última instancia existe en el canal un cambio de pendiente de fuerte a más fuerte.
Sabiendo que en estas circunstancias una singularidad en el régimen supercrítico
crea efectos hacia aguas abajo, se generaría una tercera curva de remanso justo en el
cambio de pendiente.
Al haber definido que 𝑦𝑐 > 𝑦𝑛1 < 𝑦𝑛2 se produce una curva S2
PERFIL AGUAS ARRIBA DE COMPUERTA - HOJA DE CÁLCULO
X Y Z Φ(Z) L
294,05341 2,9261 8,139 0,008 0,000
248,12016 2,46088 6,845 0,0107 45,93
202,66173 1,99566 5,551 0,0163 91,39
158,30483 1,53044 4,257 0,0277 135,75
117,49948 1,06522 2,963 0,0578 176,55
97,490565 0,6 1,669 0,1974 196,56
0
2
4
0,000
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
PERFIL HIDRAULICO

7. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 7
COMPROBACIÓN CON H CANALES
PERFIL 2
𝑦𝑛 = 0.3129 < 𝑦𝑐 ∴ 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑺
𝒚𝒏 = 0.3129; 𝒚𝒄 = 0.467
𝑦𝑐 > 𝑦 > 𝑦𝑛2 =∴ 𝑠𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑒𝑛 𝒁𝑶𝑵𝑨𝟐
𝑷𝑬𝑹𝑭𝑰𝑳 → 𝑺𝟐
𝒚𝒇 = 𝟏. 𝟎𝟏 ∗ 𝑦𝑛2 = 0.3160
PERFIL AGUAS ABAJO DEL CAMBIO DE PENDIENTE- HOJA DE CÁLCULO
X Y Z Φ(Z) L
76,018135 0,3595 1,149 0,563 0,000
81,014087 0,3508 1,121 0,6232 5,00
87,665256 0,3421 1,093 0,7014 11,65
97,164506 0,3334 1,066 0,8104 21,15
112,74829 0,3247 1,038 0,9852 36,73
152,29111 0,316 1,010 1,4191 76,27
0,3
0,32
0,34
0,36
0,38
0,000
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
PERFIL HIDRAULICO

8. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 8
COMPROBACIÓN EN H CANALES
PROBLEMA 3
Para el desarrollo de un proyecto de riego, se va a derivar de un río de 5 m^3/s. Considere el
río de sección rectangular de ancho 6.5 m, S=0.5%o n=0.030.
La obra de toma consta de una presa de derivación con perfil Creager (con C=2) con altura de
2.5 m y una batería, de 3 compuertas cuadradas de 0.65 de lado, Colocadas a 0.20 m con
respecto del fondo, en condiciones de descarga libre, (cd=0.6), como se muestra en la figura.
Calcular la influencia hacia aguas arriba de la presa.
Considere que el perfil se inicia al inicio de la compuerta (la más alejada de la presa) y termina
cuando el tirante tiene una diferencia del 2% con respecto al tirante normal.
Usar el método directo por tramos, considerando 4 puntos, incluidos los extremos.

9. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 9
Considerando que antes del perfil el caudal afluente se desconoce, sin embargo para
efectos de cálculo se determina la carga necesaria para poder derivar 5 m3 del canal.
𝑄𝑇 = 𝑄1 = 𝑄2
𝑄1 = 𝐶 ∗ 𝐿 ∗ ℎ
3
2
5 = 0.6 ∗ 0.652
∗ √2𝑔ℎ → 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑒𝑠 𝑢𝑛 𝑢𝑛 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜
h Q1 Q2 QT
3,019 4,861 5,320 10,180
2,800 2,136 5,081 7,217
2,729 1,420 5,000 6,420
Calculo de tirante Crítico
6.422
9.81
=
(6.5 ∗ 𝑦𝑐)3
6.5
→ 𝑦𝑐 = 0.463 𝑚
Calculo de tirante normal
𝑦𝑛1 = 6.42 =
1
0.030
(6.5𝑦𝑛1)
5
3
(6.5 + 2𝑦𝑛1)
2
3
∗ √0.0005 → 1.362𝑚
𝑦𝑛1 > 𝑦𝑐 ∴ 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑴
𝒚𝒏𝟏 = 1.362; 𝒚𝒄 = 0.463
𝑦 > 𝑦𝑛1 > 𝑦𝑐 =∴ 𝑠𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑒𝑛 𝒁𝑶𝑵𝑨𝟏
𝑷𝑬𝑹𝑭𝑰𝑳 → 𝑴𝟏
Entonces se define que el tirante inicial es 2.729=yi y el final 1.02*𝑦𝑛1=1.389
CALCULO DE PERFIL HIDRÁULICO
X Y Z Φ(Z) L
5126,1069 2,729 2,004 0,131 0,000
4505,4274 2,461 1,807 0,1648 620,68
3843,2929 2,193 1,610 0,2147 1282,81
3100,776 1,925 1,413 0,2964 2025,33
2156,0394 1,657 1,217 0,4581 2970,07
-240,8875 1,389 1,020 1,1943 5366,99
0,3
0,32
0,34
0,36
0,38
0,000
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
PERFIL HIDRAULICO

10. HIDRAULICA III
ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS 10
COMPROBACIÓN EN H-CANALES