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• Ricardo Garza

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1.- Un canal rectangular conduce 5.5m3/s. Determine el tirante y la velocidad críticos. a).- Sí tiene 3.50 m. de ancho, b).- Sí tiene 2.75 m. de ancho, c).- Qué pendiente producirá la velocidad crítica del inciso a), si n = 0.020.

2.- Un canal rectangular n = 0.015 y b = 4.00 m. lleva 16 m 3/s. Dibujar con precisión el diagrama de energía específica para tirantes de 0 a 3.00 m., utilizando las mismas escalas para “y” y Es. Determinar por medio del diagrama y comprobar analíticamente a).- El tirante crítico, b).- La energía específica mínima c).- El tirante conjugado menor y1 para y2 = 2.00 m. Cómo es el escurrimiento (subcrítico ó supercrítico) cuando el tirante es e) 0.50 m., f).- 1.70 m. ¿Cuáles serán las pendientes necesarias en el canal para mantener los tirantes de e) y f) y que tipos de pendientes son éstas y g).- ¿Cuál es la pendiente crítica?

3.- Para un tirante crítico de 1.00 m. en un canal rectangular de 5.00 m. de ancho, ¿Cuál es el gasto que ocurre?

4.- Un canal de sección trapecial tiene 5.50 m. de ancho en la base, n = 0.015 y taludes 1:1 Si el tirante normal es 1.00 m. para 11 m3/s calcular: a).- La pendiente normal, b).- La pendiente crítica y c).- El tirante crítico para 11 m3/s.

5.- Un canal rectangular de 8.00 m. de ancho transporta 6.50 m 3/s con un tirante de 0.90 m. a).¿Cuál es la energía específica?, b).- Determinar si el flujo es subcrítico o supercrítico?

6.- A través de un canal trapecial de concreto de 4.50 m. de ancho y talud z = 1.5 pasa un gasto de 10.00 m3/s cuando la pendiente es So = 0.006. Determine si el flujo es subcrítico o supercrítico.

7.- Un canal rectangular que mide 4.50 m. en la plantilla lleva 15 m 3/s con una energía específica de 1.20 m. ¿Cuáles son los tirantes alternados?.

8.- ¿Cuáles son los tirantes alternados a los que puede fluír un Q = 20 m3/s por un canal trapecial de 3.50 m. de ancho z = 1.5, si la energía especifica es de 2 m.

9.- ¿Cuál es el tirante en un canal rectangular antes de un ensanchamiento en el que el fondo baja 0.40 m. y el ancho aumenta de 1 a 2 m. si el gasto es de 0.90 m3/s y el tirante después del ensanche es de 1.25 m.

10.- ¿Cuál debe ser la altura z del escalón para que se produzca sobre éste el tirante crítico usando los datos del problema anterior.?

11.- Si en vez de aumentar la altura z para producir escurrimiento critico, queremos calcular el ancho que debe tener antes del ensanchamiento en el problema anterior, ¿Cuál será este?.

12.- En un canal de 2 m. de ancho que lleva un gasto de 1.5 m3/s hay un escalón de bajada de 0.35 m. ¿Cuál es el tirante abajo del escalón si sobre éste hay el crítico?.

13.- Si un canal rectangular de 3 m. de ancho se reduce bruscamente a 2 m. cuando lleva 1.2 m3/s con un tirante de 0.75 m. ¿Cuál es el tirante antes de la reducción?.

14.- Un canal rectangular se reduce bruscamente de 3 a 2 m. y en la misma sección reducida tiene un escalón de subida de 0.30 m. Si el gasto es de 1.75 m3/s y el tirante sobre el escalón de subida de 0.50 m. ¿Cuál es el tirante antes del escalón?.

15.- En un canal rectangular de 2 m. de ancho en el que circula un gasto es de 1.5 m3/s hay un escalón de subida de 0.35 m. de alto ¿Cuál es el tirante aguas arriba del escalón si sobre este hay a) tirante crítico y b) un tirante de 0.60 m.?.

16.- Un canal rectangular de 4.50 m. de ancho lleva un gasto de 10m3/s con un tirante de 2 m. Si en una sección determinada 2, el ancho se reduce a 4 m. y en la misma se construye una sobreelevación de altura z, se pregunta: a).- El tirante del agua en 2 si z = 0.40 m. b).- La altura mínima de z para producir el tirante crítico en 2. y c).- El tirante del agua en 2 si z = 1.20 m.

17.- Un canal rectangular de 5 m. de ancho lleva un gasto de 18 m3/s con un tirante de 3 m. Este canal se va estrechar en una sección 2 a un ancho b2. Se pregunta: a).- El tirante del agua en el estrechamiento si b2 = 4.50 m. b).- El ancho máximo b2 en el estrechamiento para producir el tirante crítico. c).- El tirante del agua es el estrechamiento si b2 = 2 m.

18.- ¿Cuál será el gasto de un canal rectangular que tiene 1.50 m. de plantilla y pendiente débil si termina en una caída libre con un tirante en el borde de 25 cm.?

19.- Por un canal trapecial fluyen 4 m3/s, el valor de la plantilla es b = 2 m. y el del tirante y = 1.50 m., despreciando la fricción, ¿Cuál será la altura mínima que deba levantarse el fondo del canal para producir el tirante crítico, conservando constante el ancho de la plantilla?.

20.- Un canal rectangular de 6 m. de ancho lleva un gasto de 6.2 m 3/s. Si se forma un salto hidráulico con un tirante final de 1.25 m. a) Cual es el tirante inicial, b) Cual es la pérdida de energía y c) Cual es la longitud del salto.

21.- Un canal trapezoidal b = 3 m., n = 0.015 y z = 1.5 transporta un gasto Q = 6 m3/s. Si el tirante final del salto es 1.90 m., ¿Calcule el tirante inicial y la longitud del salto?.

22.- Si en un canal rectangular los tirantes inicial y final del salto son 0.60 m. y 0.90 m. respectivamente, ¿Cuál es el valor del tirante crítico?

23.- Por un canal rectangular que mide 3.60 m. de ancho n = 0.017 y pendiente S = 0.05 fluyen uniformemente 16 m3/s. Si este canal cambia bruscamente la pendiente a So = 0.0025, calcular y dibujar el perfil de la superficie libre del agua en la zona de flujo no uniforme, aguas arriba y aguas abajo del cambio de pendiente, tomando diferencias de tirantes de 20 cm. Máximo.

24.- Determinar la distancia L que es necesario revestir de concreto de buena calidad, en la siguiente estructura C = 2.1 y n = 0.015.

25.- Para el problema anterior, calcular z y LT de la estructura amortiguadora para que el salto hidráulico se presente al pie del vertedor LT = 1.10 Ls.

26.- Por un canal abierto que tiene una sección transversal en forma de V y sus taludes inclinados a 45°, se presenta en movimiento supercrítico un gasto de 3.00 m3/s. Calcular el tirante conjugado mayor del salto hidráulico en la dirección de aguas abajo.

27.- Determinar la pendiente So2 que debe tener el canal trapecial mostrado para que el salto se produzca exactamente en el quiebre. A = 10.4 m3/s y n = 0.015.

28.- Un canal rectangular de concreto n = 0.15 de 4.00 m. de ancho lleva un gasto de 8.00 m 3/s la inclinación de la pendiente de la plantilla cambia rápidamente de 0.01 a 0.0001 en una sección intermedia, siendo de lo más probable que se forme un salto hidráulico en la zona de cambio de la pendiente; donde ocurrirá éste, en la pendiente fuerte, en el punto de cambio ó en la pendiente débil.

29.- En un canal rectangular n = 0.015 y 3.00 m. de ancho de plantilla, escurre un gasto de 9.90 m 3/s. La pendiente del canal es negativa, de 2.2 m. en 1,000 m. ó sea que sube en la dirección del escurrimiento. En una sección determinada 1 el tirante es 2.20 m. ¿Cuál será el tirante en otra sección 2 situada 200 m. aguas abajo?.

30.- Un canal rectangular n = 0.015 con pendiente uniforme, tiene una plantilla b = 3.50 m. y lleva un gasto de 25 m3/s. El tirante normal para este gasto es 2.30 m. Si en una sección determinada, el tirante del canal es 1.00 m., el tirante en el canal aumentará, disminuirá ó permanecerá constante al avanzar hacia aguas abajo de esa sección.

31.- Un canal rectangular la lámina n = 0.010, 2.50 m. de ancho y pendiente de 1%, lleva un gasto de 25 m3/s. En una determinada sección 1 el tirante es de 0.75 m. a) determine si el escurrimiento en esa sección es rápido ó lento, b) como es la pendiente, débil o fuerte y c) a que distancia el tirante es de 0.60 m.; diga si es aguas arriba ó aguas debajo de la sección 1.

32.- Calcular el gasto de un canal rectangular de concreto, n = 0.015, 2 m. de ancho, 90 m. de largo y una S = 0.0016 que termina en una caída libre. El canal se alimenta de un depósito cuya superficie del agua está 1.80 m. sobre el fondo del canal. El coeficiente de entrada es Ke = 0.5.

33.- Un canal rectangular de longitud considerable, recibe agua de un depósito que tiene el nivel del agua 2.50 m. sobre la plantilla del canal. El coeficiente de pérdida es Ke = 0.25, n = 0.015 y ancho b = 2 m. Calcular el gasto para a) So = 0.001 y b) So = 0.04.

34.- Una compuerta descarga agua en un canal rectangular de longitud considerable de 3.00 m. de ancho con una pendiente de 0.0004 y n = 0.015. Si el tirante en la sección contraída es de 0.20m. y el gasto de 7.00 m3/s a que distancia se formará el salto hidráulico.

35.- Calcular la altura z y la longitud L que debe darse al escalón, para que en el Prob. 8.34 el salto se forme a la salida de la compuerta.

36.- Por un canal rectangular que mide 6.00 m. de ancho fluyen 20.00 m3/s. Dibújese la curva F de fuerza específica para saltos hidráulicos sobre el diagrama de energía específica. Según estas curvas, determínese: a) el tirante después que ha tenido lugar el salto hidráulico de y1 = 0.45 m, b) la altura de este salto, c) la energía específica antes del salto, d) la energía específica después del salto y e) la pérdida de energía en el salto.

37.- Un canal rectangular con un ancho de plantilla de 3 m. termina en caída libre. Si el gasto es 8.5 m3/s, la pendiente es 0.0025, y n = 0.015 calcular yn, yc y el perfil de la superficie del agua para una distancia de 150 m. aguas arriba de la caída.7

38.- Un canal de drenaje pluvial de sección rectangular de 4.5 m. de ancho de plantilla debe llevar 14 m3/s. El canal está revestido con mampostería, n = 0.017, tiene una pendiente de 0.0015 y descarga en una corriente que puede llegar a un nivel de 3 m. arriba de la plantilla del canal durante las avenidas. Calcular yn, yc y la distancia desde la salida del canal hasta el punto donde el tirante normal se presentará en estas condiciones.

39.- Analícese el perfil de la superficie del agua en un canal rectangular con revestimiento de concreto reforzado. El canal tiene un ancho de 1.75 m. un gasto de 6.5 m3/s y una pendiente de 0.002. Un vertedor de cresta delgada está localizado en el extremo de aguas abajo del canal con su cresta a 1.20 m. arriba de la plantilla del canal.

40.- Un canal de concreto n = 0.015 de sección rectangular, ancho de plantilla 2.00 m. y aristas vivas en la entrada y salida, une dos depósitos distantes entre sí 400 m. El fondo del canal es horizontal y está a 1.50 m. abajo del nivel del agua de uno de los tanques y 1.20 m. abajo del nivel del otro tanque. Calcular el gasto.

41.- Un gasto de 5 m3/s va a circular por un canal horizontal n = 0.015 de sección rectangular con una plantilla b = 3.20 m. y 130 m. de largo que une dos depósitos. El nivel del agua en el tanque aguas abajo está a 1.10 m. arriba de la plantilla del canal. Calcule el tirante en el extremo aguas arriba del canal.

42.- Si en el problema anterior el nivel del agua en el tanque aguas abajo está a 0.30 m. del fondo del

canal, cuál será el tirante en el extremo aguas arriba del canal.

43.- Un canal horizontal de sección rectangular con plantilla de 1.50 m. de ancho lleva un gasto de 1,200 l/s y descarga en un depósito que tiene el nivel del agua a 25 cm. Arriba de la plantilla del canal. Calcular la distancia a la que se encuentra el tirante de 1.40 Use n = 0.015.

44.- Si en el problema anterior el nivel del agua en el depósito está a 80 cm. Arriba del fondo del canal,

cual será la distancia a la que se tenga un tirante de 1.30 m.

45.- Un canal de tierra, de sección trapezoidal n = 0.025, z = 2, tiene un ancho de plantilla b = 5.00 m., un tirante y = 1.50 y lleva un gasto de 8 m3/s. Esta sección se encuentra en los primeros 1,500 m. y también en los últimos 1,200 m. En la parte intermedia del canal, hay una sección rectangular de madera, n = 0.010, de 2.50 m. de ancho y 1.30 de tirante, que lleva el agua a través de un arroyo. Suponiendo cambios bruscos en la unión de las secciones, determínese el nivel de la superficie libre del agua.

46.- Una transición entre un canal rectangular, 2.50 m. de ancho y 1.60 m. de profundidad y un canal trapezoidal de 3.5 m. de ancho en el fondo, pendiente de los lados de 2 a 1 y profundidad 1.25 m., tiene una pérdida de 0.4 de la diferencia entre las cargas de velocidad. El gasto es de 5 m 3/s. Determinar la diferencia entre las cotas de las plantillas de los dos canales.

47.- Una compuerta regula el gasto en un canal horizontal con sección rectangular de 3.00 m. de ancho y coeficiente de rugosidad n = 0.10. Si el tirante en la sección más contraída es de 0.30 m. y a 100 m. aguas abajo es de 0.90 m. cual será el gasto, suponiendo que el movimiento sea supercrítico.

48.- En un canal rectangular de 2.40 m. de ancho y 1.20 m. de tirante, el agua tiene una velocidad de 0.90 m/s. Este canal está unido por medio de una transición a otro canal de 1.80 m. de ancho y 0.90 m. de tirante, como se muestra en la figura. Calcular el desnivel z para una transición ideal sin pérdidas de energía.

49.- Si en un canal rectangular de 1.00 m. de ancho y V = 1.20 m/s se reduce la plantilla a 0.60 m. de ancho, por medio de una contracción local, según se muestra en la figura. Cuál será el tirante arriba de ésta.