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• Percy Ricardo Santos Gomez

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PRÁCTICA DE LABORATORIO USANDO H-CANALES La presente práctica será desarrollada en clase y presentada como en el ejemplo que se adjunta:

1. Un canal de sección rectangular, con ancho de solera 1.2m. está trazado con una pendiente del 1% y se construirá revestido de concreto (n=0.014). Calcular el tirante normal, para que pueda transportar un caudal de 2m 3/s.

Tirante normal=0.5398m

2. Construir un canal revestido con concreto (n=0.014), de sección trapezoidal con talud z=1 y ancho de solera 0.70 m. El caudal de diseño es de 0.8 m3/s y está trazado con una pendiente del 1.5%. Calcule el tirante normal.

Tirante normal=0.2847m

3. Se desea construir un canal revestido con concreto (n = 0.014) de sección trapezoidal con talud Z = 1 y ancho de solera 0.50 m. El caudal de diseño es de 0.5 m3/s y está trazado con una pendiente del 1 ‰. Calcular el tirante normal.

Tirante normal=0.2872m

4. Calcular el tirante normal de una sección circular con diámetro 3m, el coeficiente de rugosidad de la tubería es n=0.014, está trazada con una pendiente del 1.3% y conduce un caudal de 1.9 m3/s.

Tirante normal=.4095m

5. Diseñar un canal parabólico para conducir un caudal de 3.1 m 3/s la que será de tierra (n=0.025) trazado con una pendiente de 0.8%, y con un espejo de agua de 3.2 m. Indicar el tirante normal que debe tener y su velocidad.

Tirante normal=0.7206m; velocidad erosiva=2.0166m/s

6. Se desea diseñar un canal parabólico para conducir un caudal de 2.5 m 3/s, la misma que se construirá en tierra (n = 0.025), trazado con una pendiente del 0.5 ‰, y que tenga un espejo de agua de 3 m. Indicar el tirante normal que debe tener, su velocidad, número de Froude y su energía específica para las condiciones señaladas.

Tirante normal=0.7626m; velocidad=1.6392m/s; número de froude=0.7340m; energía=0.8995m-Kg/Kg

7. Se desea construir un canal trapezoidal de máxima eficiencia hidráulica, para conducir un caudal de 5m 3/s, con un talud de 1.5 coeficiente de rugosidad 0.014 y pendiente del 1.4%.Calcular las dimensiones del canal (tirante y ancho de solera).

8.

Tirante=0.7388; ancho de solera=0.4474 Determinar el tirante crítico para un canal trapezoidal con talud 1.5 ancho de cólera 3m. que conduce un caudal de 3.5m 3/s.

Tirante critico=0.4761m

9. Determinar el tirante crítico en un canal de sección parabólica si cuando conduce un caudal de 4m3/s, el espejo de agua es 5m.

Tirante critico=0.6038m

10. Determinar el tirante crítico en una tubería de 3m. de diámetro cuando se conduce un caudal de 6.5m3/s.

Tirante critico=1.0887m

11. En el rio Ica se está proyectando obras de defensas ribereñas. En un tramo que se encuentra 2 Km aguas arriba del puente socorro, el caudal de diseño es igual a 443 m3/s.

El ancho de fondo es igual a 29 metros y el talud es igual a 2. Considerando que el tramo será revestido con gaviones, hallar cual es el tirante que alcance el agua si la pendiente es de 3.2 x 1000. (n=0.025)

Tirante normal=3.0325m

12. En un rio que conduce un caudal de 553 m3/s está revestido con gaviones y el cauce tiene una pendiente de 5 x 1000. Si el tirante que alcance el agua es 3.03 ¿Cuál será el ancho de solera y ancho de base si el talud es 2? (n=0.025)

Ancho de solera=29.0019m; ancho de base=41.1219m

13. Un canal trapezoidal revestido con concreto tiene un ancho de base igual a 1m y la cara lateral forma un ángulo de 30° con la horizontal. Si el caudal que conduce es de 100, calcule el tirante si la pendiente del canal es de 1 x 10000. (n=0.014) Tag 30° = 1⁄𝑍

Z =1.73 m

14. Determinar el tirante crítico en un canal de sección parabólica, sabiendo que cuando conduce un caudal de 3 m3/s, el espejo de agua es 4 m.

Tirante critico=0.5784

15. En un canal trapezoidal de ancho de solera 0.40 m, talud 1, se conduce un caudal de 1 m3/s. El tirante aguas arriba del resalto es 0.30 m. Determinar el otro tirante conjugado, la altura y longitud del resalto, así como también la pérdida de energía que se produce.

Tirante conjugado=0.9197m; longitud de resalto=0.6197m; perdida de energía 0.5015m

16. Un canal parabólico conduce un caudal de 3 m3/s. En cierto tramo del mismo, se produce un resalto hidráulico, siendo uno de sus tirantes conjugados 1.2 m y el espejo de agua correspondiente a ese tirante 3.5 m. Determinar el otro tirante conjugado, la altura del resalto, así como también la pérdida de energía que se produce.

Tirante conjugado=0.4216m; longitud de resalto=0.7784m; perdida de energía 0.1.2760m

17. Un canal circular de diámetro 2 m, conduce un caudal de 1.5 m3/s, en cierta sección del perfil longitudinal, se produce el resalto hidráulico, siendo su tirante conjugado mayor 1.15 m. Determinar el tirante conjugado menor, la pérdida de energía y la altura del resalto.

Tirante conjugado=0.2478m; altura de resalto=0.8022m; perdida de energía=1.3553m

18. Se desea calcular el tirante normal, de un canal de sección circular con diámetro 2m, sabiendo que el coeficiente de rugosidad de la tubería es n = 0.014, está trazada con una pendiente del 1 ‰, y conduce un caudal de 1.8 m3/s.

Tirante normal=0.8830m

19. Se desea construir un canal trapezoidal de máxima eficiencia hidráulica, para conducir un caudal de 3 m3/s, que tenga un talud de 1, coeficiente de rugosidad 0.014 y pendiente del 1 ‰. Calcular las dimensiones del canal (tirante y ancho de solera).

Tirante=1.0549m, ancho de solera=0.8739m

20. Un canal trapezoidal, con talud 1.5, ancho de solera de 2m, conduce un caudal de 2.5 m3/s. Determinar el tirante crítico.

Tirante critico=0.4778m

21. Determinar el tirante crítico en un canal de sección parabólica sabiendo que cuando conduce un caudal de 3 m 3/s, el espejo de agua es 4 m.

Tirante critico=0.5748m

22. Se desea determinar el tirante crítico en una tubería de 2.5 m de diámetro, cuando se conduce un caudal de 5 m 3/s.

Tirante critico=1.0033m

23. En un canal rectangular, de ancho de solera 1.2 m, se conduce un caudal de 1.5 m 3/s. Si en un tramo del canal se produce el resalto hidráulico, siendo uno de los tirantes conjugados 0.25 m, determinar el otro tirante conjugado, la altura del resalto, y la pérdida de energía (energía disipada) del resalto.

Tirante conjugado=1.0107m, la altura del resalto0.7607m, y la pérdida de energía) del resalto=0.4355m.

24. En un canal trapezoidal de ancho de solera 0.40 m, talud 1, se conduce un caudal de 1 m3/s. El tirante aguas arriba del resalto es 0.30 m. Determinar el otro tirante conjugado, la altura y longitud del resalto, así como también la pérdida de energía que se produce.

Tirante conjugado=0.9197m, la altura del resalto=0.6197m, pérdida de energía=0.5015m

25. Un canal parabólico conduce un caudal de 3 m 3/s. En cierto tramo del mismo, se produce un resalto hidráulico, siendo uno de sus tirantes conjugados 1.2 m y el espejo de agua correspondiente a ese tirante 3.5 m. Determinar el otro tirante conjugado, la altura del resalto, así como también la pérdida de energía que se produce.

Tirante conjugado=0.4216m, la altura del resalto=0.7784m, pérdida de energía=0.5119m

26. Un canal circular de diámetro 2 m, conduce un caudal de 1.5 m 3/s, en cierta sección del perfil longitudinal, se produce el resalto hidráulico, siendo su tirante conjugado mayor 1.15 m. Determinar el tirante conjugado menor, la pérdida de energía y la altura del resalto.

Tirante conjugado=0.2478m, la altura del resalto=0.9022m, pérdida de energía=1.3553m

27. Calcular el tirante normal del canal sabiendo que está diseñado para conducir un caudal de 50 m3/s, de sección trapezoidal, con un ancho de solera de 5 m, talud 1, revestido de concreto (n =0.014), y trazado con una pendiente del 0.1 ‰.

-

¿Cuál sería el tirante, si el talud fuera de 1.5?

-

¿Cuál sería el tirante, si un talud fuera de 1 y el otro de 1.5? TIRANTE= 4.05m

-

¿Cuál sería el tirante, para una pendiente de 0.1 ‰, si el canal fuera en tierra con n = 0.030 y Z = 1?

Tirante normal=6.26m

28. En zona destinada al cultivo de banano, una de las fincas tiene un dren primario de sección trapezoidal. que evacua un caudal máximo de 20 m3/s, con talud 1, plan (ancho de solera) de 4 m, coeficiente de rugosidad de 0.030 y está trazado con una pendiente del 0.5 ‰. Ud. es contratado para evaluar el diseño del dren.

-

¿Qué sucede con el dren para los parámetros hidráulicos indicados? La velocidad es muy elevada para las características del canal (son recubrimiento).

-

¿Qué solución técnica adecuadamente?

recomendaría

para

este

dren,

para

que

opere

El talud Z=3

Otra solución sería disminuir la pendiente a 0.0003

29. Un canal de tierra, después de la erosión producida en las paredes y fondo del canal, adopta una forma parabólica. Si conduce un caudal de 1 m 3/s con una pendiente del 0.1 ‰, con un coeficiente de rugosidad de 0.025 y espejo de agua de 2 m, determinar el tirante normal.

30. En una carretera se desea construir una cuneta de sección triangular, con taludes 0.5 y

2, para evacuar la escorrentía superficial de 0.30 m3/s, con una pendiente del 1 ‰ y coeficiente dc rugosidad de 0.015. Indicar cuál será su tirante normal, su velocidad y su tipo de flujo.

31. En una determinada ciudad, se desea corregir el problema de anegación de las calles, producto de las precipitaciones. Para esto, se realizó un estudio hidrológico, y se encontró que el caudal, producto de las lluvias, para un período de retorno de 10 años, es de 0.50 m 3/s. Las cunetas al borde de las calles, son de forma semicircular, con un coeficiente de rugosidad de 0.014, y están trazadas con una pendiente del 5 ‰. Indicar cuál será el diámetro de las tuberías, para una relación del tirante diámetro igual a 0.40 Solución: Diámetro = 1m

32. Un canal que conduce un caudal de 3 m 3/s. por condiciones topográficas, debe seguir el perfil que se muestra

Determinar el tirante normal y los tipos de flujo que se presenta en cada tramo, para los siguientes casos: - Si el canal es trapezoidal, con 1 m de ancho de solera, talud 1 y está revestido de concreto (n = 0.014).

-

Si el canal es rectangular, con el mismo ancho de solera y rugosidad. ¿Qué pasa con el tirante normal en el tercer tramo, si el ancho de solera es 2 m?

El tirante normal disminuye a un 37.4% cuando el ancho de solera es de 2 m.

-

Si el canal es una tubería de 2.5 m de diámetro con 0.015 de rugosidad. ¿Qué debe hacer en el tramo de pendiente del 0.1 ‰?

33. En un proyecto de riego. se tiene un tramo de canal de sección trapezoidal revestido (n = 0.014), de máxima eficiencia hidráulica. Determinar las dimensiones hidráulicas, si conduce un caudal de 2.5 m 3/s, con una pendiente del 1 ‰ y tiene un talud Z = 1. ¿Qué sucede si se construye en tierra con n = 0.025?

La velocidad disminuirá pero será alta para el material con el que será construido y erosionará el canal.

34. En un proyecto, se tiene que construir un canal trapezoidal de 9 km de longitud, que conduzca un caudal de 2 m3/s, con talud de 1.5, y pendiente 0.8 ‰. Si el canal se construye en tierra con un coeficiente de rugosidad de 0.030, indicar las dimensiones del canal, para que ésta sea una sección de mínima infiltración.