Hidráulica e hidrología: obras hidráulicas, agua potable y drenaje
Hidráulica e hidrología evalúa el flujo en tuberías y canales, el diseño de obras de captación, conducción y drenaje, y el cálculo hidrológico de avenidas, dotaciones y períodos de retorno.
Hidráulica
- Continuidad Q = V·A; Bernoulli con pérdidas hf entre secciones.
- Darcy-Weisbach: hf = f(L/D)(V²/2g); Hazen-Williams para redes a presión.
- Manning en canales: V = (1/n)·R^(2/3)·S^(1/2), con R = A/P.
- Froude: Fr = V/√(gD); Fr < 1 subcrítico, Fr > 1 supercrítico; el salto hidráulico ocurre al pasar de supercrítico a subcrítico.
Hidrología
- Método racional: Q = C·i·A/360, con i en mm/h, A en ha y Q en m³/s.
- Riesgo de falla: R = 1 − (1 − 1/T)^n para vida útil n y período de retorno T.
- Curvas IDF, hidrograma unitario y tránsito de avenidas en vasos.
Ejemplo: Manning
Canal rectangular, b = 2 m, y = 1 m, n = 0.015, S = 0.001. A = 2 m²; P = 2 + 2(1) = 4 m; R = 0.5 m. V = (1/0.015)(0.5)^(2/3)(0.001)^(1/2) = 66.67 × 0.630 × 0.0316 ≈ 1.33 m/s. Q = 2 × 1.33 ≈ 2.66 m³/s, con Fr = 1.33/√(9.81×1) ≈ 0.42, es decir, régimen subcrítico.
Errores que cuestan puntos
- Emplear la pendiente en por ciento (0.1) en vez de fracción (0.001).
- Confundir radio hidráulico con diámetro o con tirante.
- Aplicar el método racional a cuencas grandes o sin verificar el tiempo de concentración.
- Ignorar el golpe de ariete, el ahogamiento de vertedores o la revisión de bombeo.