Identificación de equipamientos y procedimientos para ofertar ens

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Engenharias

Lusbin CABALLERO GONZALEZ

31/1/2024

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Ingeniería Civil

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2022
Identificación de equipamientos y procedimientos para ofertar Identificación de equipamientos y procedimientos para ofertar
ensayos de laboratorio de hidráulica en el programa de Ingeniería ensayos de laboratorio de hidráulica en el programa de Ingeniería
Civil de la Universidad de La Salle Civil de la Universidad de La Salle
Brayan Stiven Rodriguez Rojas
Universidad de La Salle, Bogotá, brayansrodriguez57@unisalle.edu.co
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Citación recomendada Citación recomendada
Rodriguez Rojas, B. S. (2022). Identificación de equipamientos y procedimientos para ofertar ensayos de
laboratorio de hidráulica en el programa de Ingeniería Civil de la Universidad de La Salle. Retrieved from
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1

IDENTIFICACIÓN DE EQUIPAMIENTOS Y PROCEDIMIENTOS PARA
OFERTAR ENSAYOS DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA EN EL
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD DE LA
SALLE
2

IDENTIFICACIÓN DE EQUIPAMIENTOS Y PROCEDIMIENTOS PARA
OFERTAR ENSAYOS DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA EN EL
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD DE LA
SALLE

BRAYAN STIVEN RODRIGUEZ ROJAS

Trabajo de grado para optar por el título de:
Ingeniería Civil
Director
ING. LAURA VANESSA ARAQUE LAVALLE
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE CIVIL
BOGOTA D.C.
2022
3

NOTA DE ACEPTACIÓN
_____________________________________
Director: Laura Vanessa Araque Lavalle
_____________________________________
Jurado: Luis Efrén Ayala Rojas

Bogotá, 2022

DEDICATORIA

Quiero dedicar este proyecto investigativo a la Universidad de la Salle, lugar que me abrió las
puertas para formarme como profesional. Les dedico este trabajo a mis profesores quienes
brindaron su conocimiento y ayuda en medio de mi formación como estudiante. Quiero
dedicarle este trabajo a mis compañeros y amigos de clases con quienes compartimos muchos
trabajos, talleres, exámenes y demás, en gran medida ellos fueron parte fundamental de esta
etapa. A la Universidad de la Salle entregar este proyecto que busca posicionarla como una
universidad prestadora de servicios a cualquier institución que requiera de sus laboratorios de
hidráulica.

AGRADECIMIENTOS

Quiero dar las gracias en primero lugar a Dios por bendecirme día a día y entregarme las
posibilidades de llevar a cabo mi carrera profesional. Seguido de esto le doy gracias a mi
familia que fue un verdadero motor de impulso y apoyo para mi etapa de estudiante. A la
Universidad de la Salle institución que abrió sus puertas para acogerme y brindarme toda su
experiencia en la formación de estudiante. A cada uno de mis profesores a quienes les debo los
conocimientos que me han permitido llegar a este punto.

TABLA DE CONTENIDO
NOTA DE ACEPTACIÓN ........................................................................................................ 3
DEDICATORIA ........................................................................................................................ 4
TABLA DE CONTENIDO ........................................................................................................ 6
1. RESUMEN ......................................................................................................................... 7
2. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 8
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................... 9
Formulación del problema ................................................................................................... 10
4. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 11
Objetivo general ................................................................................................................... 11
Objetivos específicos ........................................................................................................... 11
5. ALCANCE Y JUSTIFICACIÓN ..................................................................................... 12
6. MARCO DE REFERENCIA............................................................................................ 13
6.1. MARCO TEORICO ...................................................................................................... 13
6.2. MARCO CIENTÍFICO ................................................................................................. 22
6.3. MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................. 25
6.4. MARCO LEGAL .......................................................................................................... 32
7. ANTECENDENTES ........................................................................................................ 36
8. METODOLOGIA ............................................................................................................. 43
9. DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................................. 45
10. RESULTADOS Y ANÁLISIS ..................................................................................... 73
11. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 77
12. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 79
13. REFERENCIAS ............................................................................................................ 87
14. ANEXOS ...................................................................................................................... 92

1. RESUMEN

La presente investigación pretende proponer por medio de un trabajo investigativo los
requerimientos necesarios para ofertar al público ensayos de laboratorio en el área de
hidráulica, en base a las condiciones actuales tanto de los equipamientos como de las
instalaciones del laboratorio. La metodología fue propuesta en diferentes etapas como la
identificación de los ensayos, inventario de equipamientos, evaluar las condiciones de los
equipamientos, definir las condiciones del laboratorio y plantar posibles adquisiciones. Dentro
de los resultados se identificaron los elementos hallados en el inventario, las condiciones de
estos, los que deben ser intervenidos para cambiar piezas o mantenimiento de estos. Se
mostraron los elementos que se recomienda sean adquiridos para el laboratorio y además se
mencionan los ensayos propiosde la universidad y algunos que se pueden llegar a implementar.

Palabras clave: laboratorios, hidráulica, instrumentos, inventario, procedimientos, ingeniería
civil

2. INTRODUCCIÓN

El programa de Ingeniería Civil de la Universidad de la Salle cuenta con laboratorios
equipados para que sus diferentes estudiantes lleven a cabo sus actividades diarias de ensayos
y prácticas de laboratorio como complemento de su formación académica, el programa es
bastante exigente ya que fue calificado como de alta calidad, además de esto es visto por
diferentes universidades del país como un referente a seguir. Nada es suficiente puesto que el
programa se encuentra en constante transformación y mejoramiento, para ello se elabora este
trabajo, el cual se encargará de analizar la situación actual del laboratorio y sus implementos y
como estos pueden ser usados en la universidad para servir a otras entidades o universidades
en las que se ha identificado la carencia de estos elementos y espacios.
A continuación, será efectuado el desarrollo de este trabajo en donde serán analizados los
inventarios efectuados, el estado de los aparatos de laboratorio, las necesidades de
mantenimiento y calibración de estos, al igual se mencionarán algunas prácticas que se
deberían implementar para convertir a los laboratorios en un elemento más competitivo y
referente de la universidad. Se efectúan una serie de recomendaciones en relación con algunos
equipos que puede adquirir la universidad para complementar sus elementos.
El programa en la actualidad cuenta con experiencia en medio de la ejecución de ciertas
prácticas cada una de estas serán descritas, además de que se recomendara al programa la
ejecución de otras prácticas que no fueron evidenciadas en el laboratorio.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Para empezar, es necesario definir la ingeniería civil entendida como una ciencia basada
en diferentes técnicas y teorías, la cual tiene como tarea principal transformar los recursos
naturales en bienes y servicios útiles al hombre, aplicando los conocimientos de las ciencias
exactas, físicas y químicas, desarrollando tecnologías para conseguir su objetivo. (Bravo,
2010). El sector de la infraestructura es una de las industrias que se mantiene en constante
desarrollo tanto físico como investigativo, por esta razón, surgen necesidades de resultados
confiables y verídicos para poder realizar diseños de manera correcta. El área investigativa de
los proyectos de infraestructura se basa en evaluar los comportamientos que pueda tener la
estructura y sus componentes ante diferentes situaciones y esto se logra por medio de ensayos
o prácticas a escala en las que se puede reflejar y estudiar las posibles consecuencias de dichas
situaciones.
La importancia de los trabajos de investigación radica en el valor que a estos se les dé,
a través de cierta socialización de las entidades beneficiarias, teniendo además como apoyo a
aquellos profesionales que, como base fundamental, pueden replicar dentro del aspecto técnico
y práctico en la realidad actual. (MECÁNICA, 2011).
La Universidad de La Salle por ser una institución con acreditación en alta calidad y a
su vez la experiencia con el programa de ingeniería civil tiene la posibilidad de ser una
institución que oferte este tipo de servicios y que genere gran competitividad en el mercado
actual por la confianza que esto puede llegar a generar.
Dado lo anterior que aplica en todas las áreas de la infraestructura, es necesario que en
temas hidráulicos existan lugares con condiciones específicas para realizar este tipo de ensayos,
actualmente en Colombia existen laboratorios especializados e instituciones académicas que
ofertan estos servicios. Generalmente estos servicios tienen ciertas demoras en entregas de
10

resultados y pueden llegar a ser relativamente costosos; allí es donde se encuentra la
oportunidad de mejorar y competir en el mercado. Teniendo en cuenta estos argumentos es
importante resaltar como se encuentra actualmente el laboratorio de hidráulica y cuál sería la
posible inversión que se tendría que hacer a futuro para hacer esto realidad.

Formulación del problema

¿Es posible ofertar ensayos de laboratorio de hidráulica en el programa de Ingeniería civil de
la Universidad de la Salle con las condiciones actuales de su laboratorio?

4. OBJETIVOS

Objetivo general

Proponer por medio de un trabajo investigativo los requerimientos necesarios para
ofertar al público ensayos de laboratorio del área de hidráulica, teniendo en cuenta las
condiciones actuales tanto de los equipamientos como de las instalaciones del laboratorio
determinando así las posibles mejoras o adecuaciones.

Objetivos específicos
• Identificar por medio de un inventario el listado de los equipamientos disponibles del
laboratorio, para evaluar sus condiciones, su uso.
• Establecer la disposición correcta de los equipamientos en cada uno de los laboratorios
del programa de ingeniería civil.
• Reconocer si hace falta manteamiento, calibraciones o si hacen falta equipamientos en
el laboratorio.

5. ALCANCE Y JUSTIFICACIÓN

El desarrollo y fortalecimiento del sector de la infraestructura está ligado a el desarrollo
investigativo en diferentes áreas de la ingeniería, por esto es importante que, al momento de
realizar proyectos, exista una infraestructura capaz de brindar las herramientas necesarias para
generar avance tecnológico en un área específica.
Por lo anterior, el desarrollo de este proyecto tiene como alcance aportar para que el
laboratorio de hidráulica de la Universidad De La Salle oferte al público ensayos de laboratorio
identificando los procedimientos a implementar y el estado actual de los equipamientos, así
como las estrategias que permitan construir un laboratorio competitivo con lo que se ofrece
actualmente por otras instituciones.
Esta investigación se justifica realizarla porque cualquier proyecto de ingeniería civil
que involucre temas hidráulicos debe realizar ensayos de laboratorio para corroborar sus
diseños, de este modo, resulta necesario que la Universidad de la Salle empiece también a
brindar este tipo de servicios.
Al lograr un posicionamiento importante inicialmente en la ciudad de Bogotá, la
universidad puede llegar a plantarse expandir este servicio a nivel nacional, para así llegar a
más regiones del país, contribuyendo al progreso por medio de la investigación.

6. MARCO DE REFERENCIA
6.1. MARCO TEORICO

Inicialmente para evaluar con precisión cada uno de los posibles ensayos que se quieren
evaluar en este proyecto para llegar a su fin, es necesario tener presente definiciones y procesos
relacionados con esta área de estudio que permitan una mejor comprensión del porqué de este
proyecto.
De esta manera el primer concepto clave a evaluar es la definición de que es un fluido ya
que de este depende en su mayoría todo el tema hidráulico, la característica principal de estos
elementos es su misma fluidez, y que estos suelen cambiar de forma continuada o cuando es
sometido a un esfuerzo cortante. La condición natural de un líquido permitirá que estos se
muevan mucho más despacio que otros, pero ante un esfuerzo cortante se moverán siempre.
La medida de la facilidad con que se mueve vendrá dada por la viscosidad, relacionada con la
acción de fuerzas de rozamiento. Para lograr comprender las diferencias de estos elementos
propondremos el siguiente listado:
Gases: Estos mandtienen ciertas caracteristicas que les permiten influir sobre las
condiciones del flujo, ya que tanto el volumen como la densidad varían con facilidad. En el
caso de los gases el movimiento térmico vence a las fuerzas atractivasy, por tanto tienden a
ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.
Líquidos: Su estado de compresibilidad suele ser demasiado débil. Lo anerior se presenta
ya que las distintas fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido vencen al movimiento
térmico de las mismas, colapsando las moléculas y formando el líquido. Al contrario que en el
caso de los gases, que tendían a ocupar todo el volumen que los contiene, por lo gneral los
líquidos tienden a formar una superficie cuyo rasgo caracteristico es que es libre. (Domingo,
2011, p.5).
14

De lo anterior podemos decir que no solamente es definir un fluido como un gas o un
líquido, sino que estos cuentan con características que cambian según su entorno o situación a
la que se vea afectado de allí sus propiedades:
Densidad ρ: estaría definida como la masa por unidad de volumen. En base a lo anterior
sus unidades son [kg/m3]. Para un fluido homogéneo, la densidad no varía de un punto a otro
o y puede definirse simplemente mediante ρ = V/m.
Peso específico γ: Se refiere a unidad de volumen. En el sistema internacional sus unidades
son [N/m3]. Para un fluido homogéneo γ = mg/V = ρg.
Volumen específico v: Hace parte del volumen ocupado por la unidad de masa. En medio
de un fluido homogéneo se representa como v = V /m = 1/ρ
Viscosidad: Hace parte de cierto tipo de resistencia al que suelen enfrentarse los
movimientos de los fluidos y tiene un papel análogo al del rozamiento en el movimiento de los
sólidos. Se encuentra en medio de los fluidos compresibles y en los incompresibles, por lo
general esta característica no es muy tenida en cuenta.
Presión: hace parte del valor absoluto de la fuerza por unidad de superficie, teniendo en
cuenta solo una parte de la superficie que pasa por ese punto. En relación a su unidad que el
Pascal es igual a (1 Pa=1 N/m2).
Dilatación térmica: Es considerado como el coeficiente de dilatación de volumen, hace
parte del aumento relativo del volumen producido por un aumento de la temperatura, y está
definida como αV = (1/V)*(dV/dT). (Domingo, 2011, p.8).
Ya con la información de que es un fluido y cuales son algunas de las propiedades de este
podemos entrar a revisar que estudia la hidráulica:
Permite conseguir cierto tipo de circulación en medio de los diferentes fluidos, resulta
necesaria para la existencia de una cantidad de líquido. Al producirse este movimiento del
agua a través de una tubería, se origina un nuevo fenómeno denominado velocidad de
15

circulación. Se recuerdan a continuación todos estos conceptos. (Biblioteca ATRIUM de
Instalaciones de Agua, 2008).

La hidráulica: es la ciencia que forma parte la física y comprende la transmisión y
regulación de fuerzas y movimientos por medio de los líquidos. Hace referencia a la
transformación de la energía, ya sea de mecánica o eléctrica en hidráulica, este tipo de ciencia
resulta necesaria para obtener un elemento positivo relacionado con la energía mecánica al
momento de concluir los diferentes procedimientos. (AIU, 2013).
Teniendo claro que la hidráulica involucra temas físicos, tenemos que la investigación
hidráulica se basa en varios factores que dan gran importancia a esta:
Las condiciones de los diferentes sistemas hidráulicos están relacionadas con ciertos
elementos que resultan agradables al medio ambiente, representa a su vez cierta disponibilidad
de recursos económicos y demás puntos a favor para la comunidad; son los ingenieros los
encargados de llevar a cabo las diferentes actividades propias de esta ciencia. Algunos de los
avances de esta ciencia en la modernidad son los sistemas de irrigación para la agricultura,
suministro de agua, sistemas de alcantarillado de las ciudades, producción de energía, y otros
beneficios más. Los diferentes hallazgos de la hidráulica se encuentras ligados al desarrollo de
conocimientos. Ello incluye el ambiente humano y la protección de la naturaleza.
Es labor de los ingenieros civiles e hidráulicos planificar y diseñar estructuras y demás
intervenciones necesarias para garantizar cierta calidad de vida en ciertas regiones bastantes
apartadas. Los retos de este tipo de ciencia parecen no terminar, y en medio de esto nuevos
métodos más allá de los conocimientos y limitaciones deben ser tenidos en cuenta para un
mejor devenir de esta ciencia. Es necesario la integración de la hidráulica con otras ciencias
para generar nuevos conocimientos interrelacionados y apoyados entre sí. (Yzocupe, 2001).
Con esto se puede evidenciar la importancia de la investigación hidráulica en proyectos de
16

infraestructura además de lo demandante que es, además, la responsabilidad que puede tener
en el éxito o no de un proyecto claramente dependiendo del tipo de proyecto en el cual se esté
trabajando.

Laboratorios propios de la mecánica de fluidos

Laboratorio de densidad: en este tipo de laboratorios será tenida en cuenta la densidad
como un tipo de sustancia homogénea esta guarda también cierta condición física, otra
definición de esta sería el cociente que se ubica en medio de la masa y el volumen de la
sustancia que está siendo analizada. Además, este tipo de propiedades van a depender de la
temperatura la que es tenida en cuenta al momento de realizar las mediciones (Laboratorio de
Mecánica y fluidos, practica. 2014)

En este tipo de laboratorios es necesario el uso del picnómetro se trata de un instrumento
sencillo que tiene como característica principal es la de tratar de mantener un volumen fijo al
colocar diferentes líquidos en medio de su interior. Es usual comparar la densidad de un líquido
respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que, al dividir la
masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua,
obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de
medición. El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el agua,
por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la densidad de líquidos biológicos en
laboratorios de análisis clínicos, entre otras aplicaciones. (Laboratorio de Mecánica y fluidos,
practica. 2014)

Laboratorio de viscosidad: en medio de las prácticas propias de este tipo de laboratorios
generalmente se determinan las características de la viscosidad ubicada en varios tipos de
fluidos hallados en pruebas de laboratorio. Por lo general cuando se trata de aplicar este
laboratorio se deja caer una esfera metálica dentro de un cilindro lleno de un aceite, en base al
desplazamiento, e hallaran los distintos valores de viscosidad diferentes para cada fluido. (Del
Ángel. 2014)

Laboratorio principio de Arquímedes: se relaciona con todo cuerpo total o parcialmente
sumergido en un fluido, por lo general esto permite que se experimente cierta fuerza ascendente
o empuje igual al peso de fluido desplazado. Al ser tenidas en cuenta las diferentes fuerzas que
intervienen cuando un cuerpo sólido se suspende de un hilo y se sumerge en un líquido se
obtiene que, este en equilibrio. (Mojica. 2014)

Laboratorio medición de presión: por su parte las condiciones de este laboratorio están
basados en una bomba sumergida en medio un espacio, en medio del cual se moviliza a través
del agua, la válvula de asiento inclinado, para regular el caudal, y el venturímetro terminando
en el mismo depósito de partida. Es necesario que la bomba sea puesta en funcionamiento; al
lograr el régimen este se evaluara éste mediante el rotámetro debiendo tener en cuenta por tanto
en los cálculos el coeficiente de corrección del rotámetro; y se anotarán las alturas. (Prácticas
de laboratorio, mecánica de fluidos. 2014)

Laboratorios para la hidráulica

Laboratorio canaleta Parshall: está basado en los aspectos primarios existentes
empleados en medio de canales abiertos identificadoscomo canales de flujo crítico. Por lo
18

general estos tienen la pendiente hacia abajo. Este laboratorio se trata de una estructura
monolítica de fibra de vidrio reforzada con poliéster para garantizar la mayor resistencia y
precisión en el tamaño mientras que se reduce el tiempo de instalación. Es necesario que sea
liviano y fácil de instalar y manejar, por lo general no resultan necesarias ciertas herramientas
especiales para su montaje. Su corta longitud permite la instalación en donde se cuente con
espacio limitado por construcciones circundantes. (Club ensayos. 2014)

Este laboratorio se debe ejecutar especialmente en medio de aplicaciones en las que se
tengan concentraciones bajas de arena, grava u otros sólidos pesados y en donde las velocidades
del fluido al ingresar al canal son suscriticas. El canal opera con una pequeña pérdida de energía
o cambio en el grado del canal, cerca de un cuarto con respecto a otros vertedores con la misma
longitud de cresta. El canal es ideal para la medición de fluidos en canales de riego o
alcantarillado. El ensayo del canal Parshall exhibe características reproducibles del caudal de
subida a través de los rangos de dimensiones. Con la finalidad de garantizar la precisión del
dispositivo, la adherencia, así como el libre tránsito de flujo son necesarios para todas las
dimensiones de construcción. Hay que recordar que al momento de elegir este tipo de ensayos
debe realizarse, preferentemente, con base en los caudales esperados o el máximo caudal
esperado, así como en el ancho del canal del influente y del efluente los cuales deben tener al
menos la dimensión que se establece según estudios. Para validar una medición puntual, el
gradiente hidráulico de diseño debe garantizar el libre tránsito del flujo para todos los caudales.
(Club ensayos. 2014)

Laboratorio resalto hidráulico: este tipo de ensayos de laboratorios están basados en
analizar el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia
de la desaceleración que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad y pasa a una
19

zona de baja velocidad. Este tipo de fenómenos pueden ser probados en medio un cambio
violento de régimen, de supercrítico a subcrítico, acompañado por una importante turbulencia,
así como también significativa disipación de energía. (Guía laboratorio. 2014)

Laboratorios para la calibración de los vertederos: este tipo de ensayos guardan relación
con cierta obtención de los coeficientes de descarga correspondientes. Se considera que la
descarga del chorro de agua a través de un vertedero es correcta, cuando dicho chorro de agua
está suficientemente separado de las paredes del vertedero. Si el chorro no se separa, debe
variarse el caudal hasta que se consigan las condiciones deseadas. En vertederos reales este
proceso se consigue en ocasiones mediante ventilación. Para evaluar los diferentes caudales
teóricos es necesario medir la altura de la lámina de agua, aguas arriba de los vertederos,
mediante el calibre de gancho. Tal y como se explicó en la sección anterior, debe ajustarse el
cero en la escala del calibre para un nivel de agua a ras del vertedero. (Mojica. 2014)

La siguiente descripción implica los ensayos efectuados en medio de los laboratorios de
Mecánica de Fluidos, Hidráulica I e Hidráulica II.

Ensayos Mecánica de Fluidos

-Propiedades de los fluidos: son todas aquellas magnitudes de tipo físico en medio de las
cuales el valor define su estado actual. Dentro de estas podemos encontrar la presión,
viscosidad, densidad, temperatura, etc.

-Principio de Arquímedes: este se encarga de indicar que todo aquel cuerpo que se encuentre
sumergido al interior de un fluido el cual experimenta una fuerza ascendente denominada
empuje, equivalente al peso del fluido y a su vez desalojado por un cuerpo. (Vite, 2009).

-Manómetro de Bourdon: este ensayo consiste en un tubo de bronce o acero, doblada en
circunferencia. La presión interior del tubo tiende a enderezarlo. Como un extremo del tubo
está fijo a la entrada de la presión. (Guía, 2007).

-Aforador de caudal: el diseño e instalación de un aforador es algo generalmente deseable
para medir y regular el caudal de agua de los canales de riego y para medir el gasto de los
cauces no navegables, drenajes, vertidos libres, etc. (Bos, 1986).

-Ecuación de Bernoulli: dentro de un flujo horizontal de fluido, los puntos de mayor velocidad
del fluido tendrán menor presión que los de menor velocidad. (Khan, 2021)

-Práctica libre: este tipo de ensayos entrega la posibilidad a los alumnos de generar práctica
de cualquiera de los ensayos antes descritos.

Ensayos Hidráulica I

-Momentum: la función Momentum también conocida como fuerza específica, en medio de
lo cual se expresan los diferentes momentum de los flujos que pasan en medio de las secciones
del canal por unidad de tiempo y por unidad de peso del agua y la fuerza por unidad de peso
del agua. (Mejía, 2004).

-Número de Reynolds: se trata de un numero adimensional utilizado en la mecánica de fluidos
y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido; como todo número
adimensional es un cociente, una comparación. La importancia de este radica en que nos habla
del régimen con que fluye un fluido, lo que es fundamental para el estudio del mismo.
(Jaramillo, 2015).

-Pérdidas en accesorios: en tuberías ocurren pérdidas de energía provocada por obstrucciones,
cambios locales de la sección o cambios abruptos de dirección en la trayectoria del flujo. En
los sistemas de riego estas obstrucciones pueden ser accesorios propios de la red, como: filtros,
válvulas, medidores, tés, codos, accesorios de cruceros o cualquier obstrucción que encuentre
el agua que le impida seguir circulando en línea recta. (Jiménez, 2017).

-Práctica libre: en este espacio los estudiantes o practicantes analizaron o repetirán los ensayos
anteriormente descritos.

Ensayos Hidráulica II

-Geometría de la sección: los elementos geométricos son propiedades de una sección de canal
que pueden ser definidos por completo por la geometría de la sección y la profundidad de flujo.
Estos elementos son muy importantes y se utilizan con amplitud en el cálculo de flujo. (Eddy,
2016).

-Curva de energía: ensayo usado para describir e interpretar la hidráulica de flujo de canal
abierto. (Mejía, F).

-Fuerza específica: hace relación a la fuerza específica mínima es el ímpetu mínimo que se
requiere en una sección de flujo para mantener el movimiento del flujo. Si el impulso en una
sección es inferior a este valor mínimo, el flujo se remansa para acumular mayor cantidad de
movimiento que a su vez permita transportar la masa fluida. (Mejía, 2004).

-Resalto hidráulico: El resalto hidráulico es el fenómeno que se genera cuando una corriente
supercrítica, es decir, rápida y poco profunda, cambia súbitamente a subcrítico, esto es, se
vuelve una corriente lenta y profunda. Este fenómeno es de central importancia en la Hidráulica
de Canales, por lo cual se trata aquí con suficiente amplitud. (Marbello, 2009).

-Coeficiente de rugosidad de Chezy y Manning: el cálculo de los coeficientes de Chézy
(CCH) y Manning (nM) están en dependencia de la categoría del flujo turbulento que esté
ocurriendo, es decir, de la zona de resistencia en que se ubiquen en función del número de
Reynolds y la rugosidad relativa. (Jiménez, 2015).

Práctica libre: en este espacio los estudiantes o practicantes analizaron o repetirán los ensayos
anteriormente descritos.

6.2. MARCO CIENTÍFICO

La universidad de la Salle por medio del documento “Sistema de Investigación
Universitario Lasallista (SIUL)”. La política para la investigación universitaria es la
declaración de la voluntad institucional de concebir y brindarcondiciones, opciones y
posibilidades que permitan construir la cultura y el clima apropiado para la generación de
conocimiento científico y tecnológico; de manera que se propicie la conformación de grupos
23

dotados con excelente recurso humano, con capacidad para producir resultados de excelente
calidad, pertinencia e impacto social, representados en publicaciones, artefactos y soluciones
que brindan respuesta a problemas de apremio en su contexto. (Universidad de La Salle, 2008,
p.14)

Por tal motivo en el SIUL se establece Cómo realizar investigación de primer nivel, que
sea productiva, con impacto social, y orientada hacia el Desarrollo Humano Sustentable en
Colombia:

Así las cosas, Colombia requiere de instituciones dedicadas a la Educación Superior
capaces de responder a las nuevas dinámicas y exigencias de la sociedad y de la economía del
conocimiento, para que de esta manera contribuyan en la solución de los problemas sociales,
económicos y políticos, prioritarios para el país. Y en este escenario (de economía global
basada en el conocimiento) a la universidad en general le corresponde un papel de singular
importancia toda vez que esta aparece “como proveedora de retos creativos, y reclutadora del
mejor talento”; sería entonces de esperar un aporte eficaz, a más de pertinente (Universidad de
La Salle, 2008, p.15)

En cuanto a El Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación
(Colciencias), debe cumplir con ciertas funciones como lo son:
- Promover el desarrollo científico, tecnológico y la innovación en el país, de acuerdo
con los planes de desarrollo y las orientaciones trazadas por el Gobierno Nacional.
(COLCIENCIAS, 2016)
- Propiciar las condiciones necesarias para que los desarrollos científicos, tecnológicos
e innovadores, se articulen con los sectores social y productivo, y favorezcan la
24

productividad, la competitividad, el emprendimiento, el empleo y el mejoramiento de
las condiciones de vida de los ciudadanos. (COLCIENCIAS, 2016)
- Promover la inversión a corto, mediano y largo plazo, para la investigación, el
desarrollo tecnológico y la innovación. (COLCIENCIAS, 2016)

Desafíos científicos de la Hidráulica

Muchos son los desafíos de esta ciencia a futuro, para esto es necesario preparar
profesionales capaces de enfrentar los desafíos propios de los impactos ecológicos y
ambientales de las estructuras hidráulicas han recibido creciente atención a partir de los años
sesenta, cuando empezaron a aparecer los impactos ecológicos de la gran represa de Aswan en
el río Nilo. Desde entonces, la ecología y el manejo de los ríos se han convertido en temas de
la mayor relevancia. Además, como producto de los desarrollos humanos, se han perdido
enormes cantidades de ciénagas, pantanos, y de nichos ecológicos que son el hábitat natural de
una gran biodiversidad. La necesidad de conservar las ciénagas y los pantanos se ha reconocido
ampliamente, y en este esfuerzo los ingenieros hidráulicos se han unido con los ecologistas
para definir criterios ecológicos y, luego, transferirlos a criterios hidráulicos a fin de alcanzar
criterios predeterminados. (Kobus. 1997).

Algunos de los problemas recientes es los altos niveles en la contaminación tanto del agua
superficial como del agua subterránea, se encuentra entre los problemas más críticos que
enfrentan los ingenieros hidráulicos hoy en día. Se ha reconocido que el manejo sostenible de
los sistemas de aguas subterráneas es uno de los mayores desafíos a largo plazo y que el
desarrollo de los recursos hídricos en las cuencas de los ríos es de importancia fundamental.
25

De la larga lista de problemas y temas, nos referiremos solamente de manera breve a dos
asuntos seleccionados: la eco hidráulica y los recursos de aguas subterráneas. (Kobus. 1997).

El concepto de sostenibilidad es fundamental. El crecimiento de la población y el
mejoramiento de los niveles de vida en los países industrializados, así como la expansión de
las economías de mercado, exigen incrementos en la producción y el consumo. Los recursos
naturales para la producción de bienes se toman del ambiente, y simultáneamente, los desechos
de los procesos de producción se descargan en él. Como consecuencia, el ambiente se expone
a un impacto global y se coloca en peligro. Estos desarrollos tienen que ser controlados con
una visión que abarque todo el concepto de desarrollo sostenible como se definió en el informe
de la Comisión Brundtland de las Naciones Unidas (1987): ''La humanidad tiene que garantizar
que su desarrollo hoy en día satisfaga las necesidades del presente, sin comprometer la
capacidad de las futuras generaciones en satisfacer sus propias necesidades". Para los
ingenieros hidráulicos esto se traduce en una pregunta: ¿Cómo reconciliar los usos del agua y
la ecología (el agua en la naturaleza) en un marco socialmente aceptable? Sostenibilidad en el
sentido económico significa la distribución eficiente de los escasos bienes y recursos. En el
sentido ambiental significa no exceder los límites del impacto ambiental manteniendo la base
natural de la vida. Y, en el sentido social, significa un máximo en la igualdad de oportunidades,
justicia social y libertad. Para un desarrollo sostenible, los tres elementos deben ser
considerados y deberían estar en equilibrio. (Kobus. 1997).

6.3. MARCO CONCEPTUAL

Hidráulica: Ciencia de la ingeniería que estudia los fluidos. El uso de un fluido bajo presión
controlada para realizar un trabajo.
26

Drenaje: Un pasaje, una línea o un componente hidráulico que regresa parten del fluido al
reservorio o tanque.

Eficiencia: Es la relación entre la salida y la entrada, esta puede ser volumen, potencia, energía
y se mide en porcentaje.

Enfriador: Intercambiador de calor del sistema hidráulico.

Filtro: Dispositivo que retiene partículas metálicas o contaminantes del fluido.

Fluido: Liquido o gas. Un líquido que es específicamente compuesto para usarlo como medio
de transmitir potencia en un sistema hidráulico.

Flujo: Es producido por la bomba que suministra el fluido.

Frecuencia: Número de veces que ocurre en una unidad de tiempo.

Fuerza: Efecto necesario para empujar o jalar, depende de la presión y el área. F = P x A. Es
la aplicación de una energía. La fuerza hace que un objeto en reposo se mueva o La fuerza hace
que un objeto en movimiento cambie de dirección.

Hidrodinámica: Es el área de la física que estudia el movimiento de los fluidos, el estudio es
bastante complejo, debido a que cada región del fluido se puede mover y comportar de manera
27

independiente a otra. Estos movimientos están regidos por las leyes de Newton y son de gran
importancia en la hidráulica y la aerodinámica. (Cromer, 2006)

Hidrostática: Rama de la física que estudia las propiedades de los líquidos en reposo.
Etimológicamente el nombre está integrado por los vocablos “hidro” que significa agua o
líquido y “estática” que representa equilibrio. (Nottoli, 2007)

Intercambiador de calor: Dispositivo usado para producir una transferencia de calor.

Ley de Pascal: La fuerza hidráulica se transmite en todas direcciones. “La presión ejercida
sobre un líquido confinado se transmite con igual intensidad en todas direcciones y actúa con
igual fuerza sobre todas las áreas iguales”.

Línea de retorno: Línea usada para regresar el fluido al reservorio.

Línea de succión: Línea que conecta el reservorio con la bomba.

Líquido: Sustancia con la capacidad de adoptar cualquier forma.

Mecánica de fluidos: Rama de la mecánica que se aplica al estudio del comportamiento de los
fluidos ya sea en reposo o en movimiento. (Ortiz, 2006).

Motor: Dispositivo que cambia la energía hidráulica en mecánica en forma giratoria.

Pascal: Científico que descubrió que se podía transmitir fuerzaa través de un fluido.
28

Pistón: Elemento que dentro del cilindro recibe el efecto del fluido.

Potencia: Trabajo por unidad de tiempo. Se expresa en HP o kW.

Presión absoluta: Escala de presiones en la cual a la presión del manómetro se le suma la
presión atmosférica.

Presión atmosférica: Es la presión que soporta todo objeto, debido al peso del aire que le
rodea. El valor de la presión atmosférica normal es 14.7 PSI (a nivel del mar)

Presión: Fuerza por unidad de área. Se expresa en PSI. Es creada por la restricción al flujo. La
presión ejercida en un recipiente es la misma en todas direcciones.

Propiedades de los fluidos: Características implícitas de los fluidos (líquidos y gaseosos), las
cuales condicionan el comportamiento de este frente a determinados fenómenos físicos. Las
propiedades de principal estudio en la mecánica de fluidos son:

Densidad: Relación que existe entre la cantidad de masa por unidad de volumen de
una sustancia. Las unidades de la densidad son Kilogramo por metro cubico, en el
Sistema Internacional (S.I.) (Mott, 2006).

Viscosidad: La viscosidad de un fluido indica el movimiento relativo entre sus
moléculas, debido a la fricción o rozamiento que se puede presentar entre ellas, esta
propiedad determina la cantidad de resistencia a las fuerzas cortantes de un fluido, y
está directamente relacionada con la temperatura. Otra de las maneras de expresar la
viscosidad de una sustancia, es la viscosidad cinemática, que relaciona la viscosidad
absoluta con la densidad. (Ortiz, 2006)

Capilaridad: Capacidad que tiene una columna de un líquido para ascender y
descender de un medio poroso. La capilaridad está influenciada por la tensión
superficial, y depende de las magnitudes relativas entre las fuerzas de cohesión y
adhesión del líquido y las paredes del medio. (Ortiz, 2006)

Tensión superficial: Corresponde a la cantidad de trabajo por unidad de área que se
requiere para llevar las moléculas de la parte inferior, hacia la superficie del líquido.
La tensión superficial actúa como una película en la interfaz entre la superficie del agua
líquida y el aire sobre ella. Las Moléculas de agua por debajo de la superficie se ven
atraídas una por la otra y por aquellas que están en la superficie. (Ortiz, 2006)

PSI: Pound per square inch- Libras por pulgada cuadrada.

Relación de flujo: El volumen, masa, peso del fluido, en una unidad de tiempo.

Caudal: Volumen de fluido que circula en un tiempo determinado. Unidades: m³/min,
cm³/min, l/min, gpm

Cavitación: Condición que producen los gases encerrados dentro de un líquido cuando la
presión se reduce a la presión del vapor. (LOMELÍ, 2009)

Golpe de ariete: Consiste en la transformación alternativa de energía cinética que arrastra el
líquido, en energía potencial elástica que almacena tanto el fluido como las propias paredes de
la tubería (Khouri, s.f.). Este fenómeno se presenta cuando hay un cambio brusco en el
movimiento de un fluido dentro de un conducto cerrado, produciendo variaciones de presión.
Dicho cambio puede ser provocado por una restricción o reducción de sección, cambio de
dirección brusco o cierre de una válvula. (López, 2005)

Flujo laminar: El flujo laminar describe un fluido que fluye en láminas o capas, en este caso
las partículas fluidas se mueven según trayectorias paralelas. Este tipo de flujo está gobernado
por la ley de viscosidad de Newton, y la viscosidad del fluido es la magnitud física
predominante, siendo su acción una forma de amortiguamiento para cualquier forma o
tendencia a la turbulencia. (Vicentes et.al, 2004)
30

Flujo turbulento: En el flujo turbulento las partículas fluidas se mueven en forma desordenada
o caótica. El esfuerzo de corte en el flujo turbulento está en función de la viscosidad dinámica,
la densidad del fluido y las características del movimiento. (Vicentes et.al, 2004).

Numero de Reynolds: Numero adimensional que permite realizar una verificación
experimental y analítica del carácter del flujo (laminar o turbulento) en un conducto, este valor
depende de cuatro variables, la densidad del fluido (ρ), la viscosidad del fluido (µ), el diámetro
del conducto (D), y la velocidad promedio del flujo (v) y se define como, el cociente de la
fuerza de inercia sobre un elemento del fluido, entre la fuerza viscosa. Si el número de Reynolds
es menor de 2000, el flujo es laminar, mientras que, si es mayor a 4000, el flujo es turbulento.
En el intervalo de número de Reynolds comprendido entre 2000 y 4000, es imposible definir
qué tipo de flujo se presenta, por lo tanto, se define como la zona critica. (Mott, 2006).

Medición de caudal: Acción de medir la velocidad, el flujo volumétrico o el flujo másico de
cualquier liquido o gas por unidad de tiempo, la medición del flujo se puede realizar empleando
instrumentos destinados para ello, (rotámetro, Venturi, vertederos, etc.). Las unidades de
medida se expresan en m3/s, según S.I. (Khouri, s.f.).

Bombas centrifugas: La bomba centrifuga es una máquina que contiene un conjunto de paletas
rotatorias encerradas dentro de una coraza. Las paletas se encargan de proporcionar energía al
fluido, el cual es impulsado por la fuerza centrífuga hacia la coraza, en donde gran parte de la
energía en movimiento es transformada a presión. Las bombas centrifugas son uno de los
dispositivos más utilizados en los sistemas donde se requiere mover o desplazar fluidos por
tuberías o canalizaciones. (Cruz, 1996)
31

Conservación de la energía: La ley de la conservación de la energía, se basa en el principio
de que la energía no puede ser creada ni destruida, si no que esta puede ser transformada de
un tipo a otro. Usualmente cuando se realizan análisis de flujo en conductos, hay tres formas
de energía que deben ser consideradas:

Energía potencial: Hace referencia a la energía que posee un cuerpo (Muñoz et.al,
2005)
Energía cinética: Hace referencia a velocidad que posee un cuerpo. (Muñoz et.al,
2005)
Energía de presión o de trabajo de flujo: Representa la cantidad de trabajo
necesario para mover el elemento de fluido a través de una sección en contra de la
presión. (Mott, 2006).

Pérdidas: Reducción en la energía que se evidencia en la disminución de altura de la lámina
de agua, esta es expresada en términos de energía por unidad de peso de fluido circundante.
Generalmente se presentan por: fricción, accesorios, expansiones, contracciones, entradas y
salidas en tuberías. (Khouri, s.f.).

Prensa hidráulica: Consiste en dos cuerpos de bomba de diámetros distintos, donde se mueven
los émbolos correspondientes. Al ejercer una presión en uno de ellos, esta se trasmitirá a lo
largo del fluido, ocasionando el movimiento del segundo embolo. Se basa en el principio de
Pascal, sobre la transmisión de la presión en los líquidos. (Negrete, 2005).

Impacto de chorros: Consiste en un ensayo que permite identificar la fuerza de reacción
producida en las paletas por el impacto del chorro de agua sobre las mismas. El estudio de estas
32

fuerzas de reacción es un elemento esencial en la mecánica de fluidos y en maquinaria
hidráulica como, rueda de Pelton y turbina de impulsión. (Coeuret, 1992).

6.4. MARCO LEGAL

Para el desarrollo de cada uno de los laboratorios se hará uso de la Normatividad La
cual está basada principalmente en:

ICONTEC: El instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC,
es el organismo nacional de normalización. Es una entidad de carácter privado, sin ánimo de
lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección
al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para
lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. (ICONTEC, 2017, p.1)

Mas exactamente en la normaNTC-ISO/IEC 17025 Requisitos generales para la
competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. También se tendrán en cuenta
algunas normativas establecidas en el Catalogo de Normas y Especificaciones Técnicas
elaborado por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.

Esta Norma Internacional establece los requisitos generales para la competencia en la
realización de ensayos y/o de calibraciones, incluido el muestreo. Cubre los ensayos y las
calibraciones que se realizan utilizando métodos normalizados, métodos no normalizados y
métodos desarrollados por el propio laboratorio.

Esta Norma Internacional es aplicable a todas las organizaciones que realizan ensayos
y/o calibraciones. Estas pueden ser, por ejemplo, los laboratorios de primera, segunda y tercera
parte, y los laboratorios en los que los ensayos y/o las calibraciones forman parte de la
inspección y la certificación de productos.

Esta norma internacional es aplicable a todos los laboratorios, independientemente de la
cantidad de empleados o de la extensión del alcance de las actividades de ensayo y/o de
calibración. Cuando un laboratorio no realiza una o varias de las actividades contempladas en
esta Norma Internacional, tales como el muestreo o el diseño y desarrollo de nuevos métodos,
los requisitos de los apartados correspondientes no se aplican. (ICONTEC, 2017, p.11)

Para que la Universidad de la Salle pueda prestar sus servicios a otros programas de
pregrado es necesario que se lleve a cabo en esta institución lo estipulado en la Resolución
2773 de 2003 (Ministerio de Educación Nacional), en medio del cual están definidas las
características específicas para la calidad de los diferentes programas de formación profesional
relacionados con la ingeniería y en este caso con la hidráulica como parte esta ciencia. Por lo
anterior la resolución específica que:

ARTÍCULO No. 2. Aspectos curriculares. El programa debe poseer la fundamentación teórica
y metodológica de la Ingeniería que se fundamenta en los conocimientos las ciencias naturales
y matemáticas; en la conceptualización, diseño, experimentación y práctica de las ciencias
propias de cada campo, buscando la optimización de los recursos para el crecimiento,
desarrollo sostenible y bienestar de la humanidad. Para la formación integral del estudiante en
Ingeniería, el plan de estudios básico comprende, al menos, las siguientes áreas del
conocimiento y prácticas:
34

1) Área de las Ciencias Básicas: está integrado por cursos de ciencias naturales y
matemáticas. Área sobre la cual radica la formación básica científica del Ingeniero.
Estas ciencias suministran las herramientas conceptuales que explican los fenómenos
físicos que rodean el entorno. Este campo es fundamental para interpretar el mundo y
la naturaleza, facilitar la realización de modelos abstractos teóricos que le permitan la
utilización de estos fenómenos en la tecnología puesta al servicio de la humanidad. Este
campo de formación incluye la matemática, la física, la química y la biología. Las áreas
de química y biología tienen diferentes intensidades de acuerdo con la especialidad.
2) Área de Ciencias Básicas de Ingeniería: Tiene su raíz en la Matemática y en las
Ciencias Naturales lo cual conlleva un conocimiento específico para la aplicación
creativa en Ingeniería. El estudio de las Ciencias Básicas de Ingeniería provee la
conexión entre las Ciencias Naturales y la matemática con la aplicación y la práctica de
la Ingeniería.
3) Área de ingeniería Aplicada: Esta área específica de cada denominación suministra
las herramientas de aplicación profesional del Ingeniero. La utilización de las
herramientas conceptuales básicas y profesionales conduce a diseños y desarrollos
tecnológicos propios de cada especialidad.
4) Área de Formación Complementaria: comprende los componentes en Economía,
Administración, Ciencias Sociales y Humanidades. (Ministerio de Educación Nacional.
2003)

Normas y especificaciones técnicas - Sistema de Información de Normalización Técnica
(SISTEC)

Política de Normalización Técnica: (Aprobada por el Comité Industrial y Comité
Institucional de Gestión y Desempeño (2019)– se encuentra en proceso la aprobación por parte
del Comité Corporativo) La EAAB-ESP se compromete en el marco de gestión del
35

conocimiento e innovación (GCeI) a establecer estándares de referencia de obligatorio
cumplimiento que corresponden a Normas y Especificaciones Técnicas definidas por consenso
al interior de la empresa, para que su aplicación sea obligatoria y fundamento de las actividades
relacionadas con el diseño, construcción, operación y mantenimiento de los servicios de
acueducto y alcantarillado, permitiendo así su correcto funcionamiento, un adecuado control
de cambios, una oportuna actualización tecnológica, la protección del medio ambiente, un
mejor desempeño económico y el trabajo de todos los operarios y usuarios del sistema en
condiciones seguras.

Ley 0330 de 2017, ensayos de calidad de agua: "Por la cual se adopta el Reglamento Técnico
para el Sector Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096
de 2000, 0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005 y 2320 de 2009" (MinSalud, 2017).

7. ANTECENDENTES

La hidráulica es un área destinada a la investigación y optimización de fenómenos de los
fluidos para mejorar los sistemas hidráulicos. Cuando se desea desarrollar infraestructura o
procesos constructivos es necesario implementar estudios hidráulicos; ya que estos son de gran
importancia por la manera cómo puede afectar la obra o proyecto, por tanto, son una necesidad
en los sectores público y privado para lograr soluciones que cumplan con estándares de calidad
según normativa.

El desarrollo de estudios hidráulicos es realizado por laboratorios autorizados que cumplen
con la normativa vigente establecida. El laboratorio debe contar con equipos necesarios para
servicios de calibración, medición y experimentación en Mecánica de Fluidos e Hidráulica.
En Colombia algunas universidades habilitan sus laboratorios para realizar ensayos en el
área de la hidráulica y la mecánica de fluidos para personal interno como para personal externo.
En la ciudad de Bogotá actualmente algunos de los laboratorios más reconocidos que brindan
su servicio al público están en las siguientes universidades:

Universidad Nacional de Colombia

El Laboratorio de Hidráulica, está en la capacidad de presentar los siguientes servicios a la
comunidad en general:
- Peritajes técnicos.
- Calibraciones de Molinetes, Manómetros, Orificios, Vertederos, Bombas, Válvulas y
Tanques.
- Instalaciones y aditamentos Hidráulicos y sanitarios.
- Pruebas de presión Hidrostática.
37

- Aforos. (Universidad Nacional, 2014)

Universidad de Los Andes

La Facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes cuenta con una amplia gama
de recursos e infraestructura que pone a disposición de sus estudiantes y profesores para
fortalecer su proceso formativo y potencializar la investigación de primer nivel. El trabajo de
investigación y consultoría al interior de los laboratorios de la Facultad es posible gracias a sus
modernos espacios e instalaciones, equipos de alta tecnología y software de última generación.
Allí se realizan ensayos en conductos a flujo libre y a presión, y se estudian las características
del flujo sobre estructuras hidráulicas. Los ensayos que se realizan son los siguientes:
• Descarga debajo de una compuerta deslizante. Fuerza sobre una compuerta deslizante.
• Profundidad específica - derivación de ecuación de energía específica.
• Resalto hidráulico.
• Características del flujo sobre vertedero rectangular y triangular de pared delgada y pared
gruesa de esquinas agudas e hidrodinámicas.
•Características del flujo a través de una canaleta Venturi.
• Levantamiento y arrastre en tres modelos.
• Características del flujo sobre vertedero Ogee, rebosadero de presa, rebosadero tipo sifón, sifón
auto regulado, vertedero tipo Crump, canaleta Parshall, lecho de grava, lecho corrugado y
alrededor de una pila cilíndrica. (Universidad de Los Andes, 2020)

Escuela colombiana de ingeniería Julio Garavito

Dentro de las actividades desarrolladas por el Laboratorio de Hidráulica se destaca la
investigación aplicada con el sector externo en la cual se estudia el comportamiento hidráulico
38

de estructuras a partir de la modelación de prototipos a escala. Adicionalmente, se desarrollan
prácticas que permiten la conceptualización, el estudio y el análisis del comportamiento
hidráulico de tuberías a presión, canales a superficie libre válvulas, manómetros, orificios,
tanques, vertederos, bombas e instrumentos de aforo que complementan los conocimientos de
los cursos teóricos. (Escuela de ingenieria Julio Garavito, 2020)

Universidad Católica de Colombia

En proyecto llevado a cabo en la Universidad Católica o representa la actualización y
consolidación de las guías con las que actualmente se realizan las prácticas de laboratorio,
después de hacer el análisis y revisar los contenidos se logró evidenciar que el mayor
porcentaje, representa conceptos teóricos que hacen referencia a temas visualizados de otras
fuentes importantes de estudio, lo que no es malo pero queremos dar un mayor enfoque a los
temas prácticos sin extenderse en estos, se busca que el estudiante en clase tenga claridad de
los temas que se desarrollan en esta y en la práctica analice los resultados aplicando lo visto en
la materia. Al finalizar el proceso investigativo se logró generar un Manual práctico de
laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica cuyo principal objetivo es tener un documento
de uso exclusivo para estudiantes en que estén los procedimientos, aspectos teóricos básicos y
registros fotográficos de cómo se desarrollan los ensayos con los elementos que tiene la
universidad. (Mojica. 2014)
Dentro de los antecedentes tenidos encuentra estuvieron que el proyecto se desarrolla
dentro del contexto investigativo como prerrequisito de proyecto de grado, para el programa
de ingeniería civil el cual busca desarrollar un modelo actualizado de las guías de laboratorio
de mecánica de fluidos e hidráulica, las cuales se han venido manejando durante diferentes
periodos de tiempo, en las inmediaciones del programa. La Universidad Católica de Colombia
39

ha manejado en su programa de ingeniería civil para la línea de aguas, prácticas de laboratorio,
que se han desarrollado de tal manera que el estudiante comprende conceptos básicos
analizando los resultados mediante conceptos teóricos adquiridos a través de su formación
académica, se busca orientar de forma tal que el estudiante tenga claridad de los conceptos
prácticos a los cuales se va afrontar organizados en un documento de estudio especializado
para ello. (Mojica. 2014)

Universidad Cooperativa de Colombia

La universidad cuenta con el laboratorio de ingeniería civil ubicado en la parte posterior de
la universidad, está conformado por 5 espacios interiores cada uno enfocado con un área
específica de la ingeniería (electricidad, concretos, pavimentos, geotécnica e hidráulica). El
laboratorio de hidráulico es vital para el desarrollo de las competencias básicas de cada
ingeniero, es por eso que es una de las zonas del laboratorio más desarrollada y cuenta con
múltiples áreas de trabajo que evalúan una situación específica de la mecánica de fluidos,
hidráulica, hidrología y estructuras hidráulicas. En el cual cualquier persona que estudie en la
universidad cooperativa puede llevar a cabo laboratorios que contribuyen a entender el
comportamiento de un fluido a través de tuberías en serie, paralelo o ramificadas o incluso a
través de estructuras como desarenadores o canales. Este laboratorio está en constante cambio,
gracias a la participación de los estudiantes a mejorar las instalaciones existentes. (Rodríguez,
2019).

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Dentro de la Universidad Distrital la Mecánica de Fluidos y la Hidráulica, son una de las
áreas de mayor importancia en medio de los proyectos curriculares que tienen como campo el
40

manejo de aguas y demás fluidos como son la: Ingeniería Sanitaria, Tecnología en saneamiento
ambiental y Tecnología en gestión ambiental y servicios públicos, ya que son herramientas
básicas para comprender los fenómenos físicos que se presentan cotidianamente en los sistemas
donde el transporte de fluidos es fundamental. Por sus características temáticas estas áreas del
conocimiento requieren de bases conceptuales y prácticas que permitan comprender y
dimensionar mejor los fenómenos a partir de modelos de simulación, como lo muestra (Sanint,
2004). Las técnicas de simulación son de gran importancia ya que permiten hacer
representaciones simplificadas de la realidad, lo que genera un desarrollo en la capacidad
intelectual del estudiante para la toma de decisiones, la comprensión del funcionamiento de los
fenómenos. Entonces, el desarrollo de las actividades prácticas cumple un papel importante en
el éxito del aprendizaje por parte de los estudiantes (Romero, s.f.).

La existencia del laboratorio de hidráulica en la Universidad Distrital implica el desarrollo
de metodologías que garanticen su efectivo funcionamiento para los proyectos curriculares,
permitiendo la mejorara continua de los procesos académicos en la institución y asegurar
educación de alta calidad para aquellas personas que ingresan a estos proyectos curriculares.
Por ello este trabajo de grado está dirigido a organizar y estructurar el esquema de
funcionamiento de las prácticas de laboratorio dentro de los proyectos curriculares citados, esto
a partir de la recopilación teórica en torno al laboratorio, incluyendo en esta la descripción y el
funcionamiento tanto de las prácticas como de los equipos que lo componen, que permitirá
desarrollar estrategias estructurales de funcionamiento dentro de los proyectos curriculares y
definir su cronograma de ejecución a lo largo del semestre y las necesidades y requerimientos
del espacio académico al que se asocie. Lo anterior, permitirá que el estudiante dimensione de
manera más clara los temas que se abordan a lo largo del curso. El docente podrá integrar las
bases teóricas de la materia con experimentación, a fin de que el estudiante pueda
41

complementar por medio de las actividades de laboratorio los temas vistos en clase. (García.
2018)

Laboratorio de Hidráulica EAFIT

La Universidad EAFIT ha concebido como parte de su misión contribuir al progreso social,
económico, científico y cultural del país, mediante la realización de proyectos de investigación
científica y aplicada, en interacción permanente con los sectores empresarial, gubernamental y
académico. Por su parte, el Laboratorio de Mecánica de Fluidos de la universidad ha sido
concebido no sólo para brindar el apoyo docente y de investigación a la comunidad científica
y académica, sino también para prestar servicios de investigación, caracterización, medición y
calibración de instrumentos, equipos, sistemas a la industria nacional. (EAFIT. 2021).

Para este propósito la universidad ha establecido alianzas estratégicas con la empresa
privada poseedora de gran experiencia y conocimiento técnico en los temas de hidráulica y
mecánica de fluidos, con el objeto de comprometer la voluntad de las partes para desarrollar
de manera conjunta proyectos de naturaleza académica, investigativa, consultoría y comercial
en relación con los campos de mecánica de fluidos, instrumentos, equipos y sistemas
hidráulicos, y principalmente brindandolos servicios de pruebas hidráulicas y cursos de
capacitación. Para satisfacer los requerimientos en los diferentes servicios que atiende, el
Laboratorio cuenta con los siguientes equipos y materiales:

• Red de pérdidas en accesorios y tuberías
• Tanque para calibración de vertederos
• Canal de pendiente variable con posicionador 3D
• Almenara para prácticas de golpe de ariete
• Sistema de adquisición de datos
42

• Micromolinete para medición de velocidad de flujo
• Ecosonda Knudsen 320BP transducer de 12-200/28/200 Khz
• GPS diferencial TRIMBLE
• Software para oceanografía
• Sistema de bombeo serie paralelo. (EAFIT. 2021).

8. METODOLOGIA

Para el desarrollo de este proyecto es necesario seguir las siguientes etapas

Identificar ensayos de hidráulica
Es necesario identificar una lista de los ensayos de Hidráulica que actualmente se
realizan a nivel educativo para los estudiantes en la asignatura de Hidráulica l, para así definir
materiales y equipos necesarios para la realización de cada uno de los ensayos.

Inventario de los equipamientos del laboratorio
Verificar de acuerdo con los inventarios de la Dirección de laboratorios de la Facultad
de ingeniería los equipamientos que existen en el laboratorio.

Evaluar la condición de los equipamientos
De acuerdo con el inventario, por medio de una tabla definir las condiciones actuales
de los equipamientos teniendo en cuenta condiciones como su estado, la calibración, su uso, la
antigüedad, etc.

Definir condiciones del laboratorio
Dar una descripción de cómo son las condiciones del área de trabajo observando
factores como el espacio disponible, ventilación, iluminación, etc.

Plantear posibles adquisiciones de equipos
De acuerdo con los ensayos que se realizan plantear la posible adquisición de equipos
que sean necesarios para ofrecer procedimientos de mayor calidad y confianza.
44

Definir y describir los ensayos viables para ofertar
De acuerdo con cada una de las etapas anteriormente realizadas, definir cuáles serán los
ensayos a los que se puede llegar a ofertar, definiendo paso a paso cada uno, sus tiempos de
realización y así mismo sus equipamientos necesarios para que se realicen de la mejor calidad.

Establecer la disponibilidad del laboratorio
Evidentemente por ser una institución de educación superior en la cual se brindan estos
espacios para el desarrollo investigativo de los estudiantes, el laboratorio de la Universidad de
La Salle no está disponible de tiempo completo por esto es necesario evaluar que disponibilidad
de tiempo se cuenta ya que de este dependerán también los tiempos de entrega de resultados.
Así mismo los protocolos que serán llevados a cabo para el desarrollo de los ensayos, teniendo
en cuenta el uso por parte de estudiantes.

Establecer el personal requerido para los ensayos
Por la gran importancia que tienen los ensayos en los proyectos a los cuales se van a
implementar, es necesario que el personal que realice estos procedimientos este correctamente
capacitado para lograr así un procedimiento y resultado más exacto al momento de su
finalización.

9. DESARROLLO DEL PROYECTO

9.1 ENSAYOS USADOS EN LOS LABORATORIOS DE LA UNIVERSIDAD DE LA
SALLE.
A continuación, en la tabla 1 se presentan cada uno de los ensayos de laboratorio que
actualmente la universidad ofrece a sus alumnos con fines académicos.
Tabla 1 Ensayos Laboratorios
Ensayos Laboratorios
Mecánica de fluidos Hidráulica I Hidráulica II
Propiedades de los fluidos Momentum Geometría de la sección
Principio de Arquímedes Número de Reynolds Curva de energía
Manómetro de Bourdon Perdidas en accesorios Fuerza especifica
Aforador de caudal Perdidas en tubería (Lisa y rugosa) Resalto hidráulico
Ecuación de Bernoulli Coeficiente de rugosidad de
Chezy y Manning
Ensayos laboratorios. Fuente: elaboración propia
La tabla anterior hace referencia a los diferentes ensayos realizados hasta el momento
en los laboratorios de Ingeniería Civil de la Universidad de la Salle, en estos se dictan diferentes
materias como Mecánica de fluidos, Hidráulica I e Hidráulica II, cada una de estas cuenta con
sus diferentes tipos de ensayos efectuados por los diferentes estudiantes del programa, hasta el
momento se cuenta con una amplia experiencia en estos ensayos por los que pueden también
ser aplicados por las personas externas que visiten o utilicen los laboratorios de la universidad.
Muchas de las personas que llegarían a alquilar los laboratorios lo harían con fines académicos
(prácticas de asignaturas, ensayos para trabajos de grado, grupos investigativos, etc.).

9.2 INVENTARIO DE EQUIPAMENTOS

El actual inventario de instrumentos del Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de
la Salle en Bogotá será descrito a continuación:
Tabla 2 Inventario laboratorio de hidráulica
No de
equipo
Equipo Cantidad
1 Canal con motobomba armfiel 1
2 Manómetro de mercurio 1
3 Canal hidráulico 1
4 Canal de sedimentación 1
5 Banco hidráulico 1
6 Prueba descarga por orificio (*) 1
7 Modulo impacto de chorro sobre superficies momentum (*) 1
8 Perdida de carga locales (*) 1
9 Perdida de carga en tuberías (*) 1
10 Demostración de Osborne y Reynolds (*) 1
11 Módulo demostración del teorema de Bernoulli (*) 1
12 Bomba sumergible 1
13 Balanza sartorius te2101 1
14 Balanza sartorius cp16001 s 1
15 Golpe de ariete y cavitación 1
16 Banco básico para hidrodinámica 1
17 Tablero de perdidas en tuberías 1
18 Unidad universal de accionamiento de turbina Francis y Pelton 1
19 Manómetro de bourdon 1
20 Banco hidrostático 1
21 Calzada 1
22 Canal de investigación 1
23 Viscosímetros digitales 1
24 Velocímetro acústico Doppler 2
25 Medidor ultrasónico 1
26 Banco hidráulico FME00B, bombas en serie y en paralelo 1
27 Bomba grande 1
28 Computador hewlett packard 1
Elementos encontrados. Fuente: elaboración propia
47

(*) trabaja con banco hidráulico (equipo 5)
Además de los elementos mencionados en la tabla 1. Se encontraron los siguientes
elementos que se encuentran en el laboratorio, pero no se tendrán en cuenta para los fines de la
investigación:
1. Teléfono Panasonic KX ts 500
2. Computador Lenovo
3. Gabinete de pared
4. Biblioteca de madera
5. Mesa para computador
6. Silla de menor cuantía
7. Sillas ergonómicas (2)

9.3 CONDICIÓN ACTUAL DE LOS EQUIPAMENTOS

Al realizar una evaluación de la condición actual de los equipamientos anteriormente
mencionados en la tabla 2. Se mencionan algunas características y su respectiva imagen.
Imagen 1. Canal con motobomba

Fecha de adquisición: 09/11/2021
Etiqueta: 1121
Fabricante: Armifield
Condiciones actuales: Equipo anclado al piso con la ubicación de la instalación en el piso
utiliza agua fría y sus respectivos desagües por tuberías de ½”. Se encuentra en buen estado
para uso de teoría educativa.

Imagen 2. Manómetro de mercurio

Fecha de adquisición: Sin registro
Etiqueta: 101310
Fabricante: Armifield
Condiciones actuales: El manómetro se encuentra colocado en el canal con motobomba como
un accesorio de lectura, se encuentra en buen estado para uso de teoría educativa.

Imagen 3. Canal Hidráulico

Fecha de adquisición: Sin registro
Etiqueta:113221
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Equipo anclado al piso con la ubicación de la instalación en el piso
utiliza agua fría y sus respectivos desagües por tuberías de ½” es controlado por medio de un
software a computador. Se encuentra en buen estado para uso de teoría educativa.

Imagen 4. Canal de sedimentación

Fecha de adquisición: 27/02/2007
50

Etiqueta: 62363
Fabricante: GUNT
Condiciones actuales: Equipo instalado en mesón utiliza agua fríay sus respectivos desagües
por tuberías de 1”. Se encuentra en buen estado para uso de teoría educativa.

Imagen 5. Banco hidráulico

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39809
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Equipo ubica sobre el piso con la instalación en la pared a 70cm del
nivel del piso utiliza agua fría y sus respectivos desagües directamente en el cárcamo del piso
por tuberías de 1”, este equipo se conecta a un transformador por el conector que posee. Se
deben hacer mantenimientos correctivos en la prensa y el motor de la motobomba,
actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 6. Prueba descarga por orificio (*)

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39810
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). El equipo
actualmente tiene un uso muy limitado por su antigüedad.

Imagen 7. Modulo impacto de chorro sobre superficies momentum (*)
.
52

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39813
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). El equipo
tiene su tapa superior totalmente desgastada y quebrada por tanto se debe cambiar,
actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 8. Perdida de cargas locales (*)

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39811
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). Se
encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 9. Perdida de carga en tuberías (*)

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39815
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). Se
encuentra en buen estado aunque le hacen falta los respectivos manómetros los cuales es
necesario adquirir, actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 10. Demostración de Osborne y Reynolds (*)

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39814
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). Se
encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 11. Módulo de demostración de teorema de Bernoulli

Fecha de adquisición: 29/11/2001
Etiqueta: 39812
Fabricante: EDIBON
Condiciones actuales: Accesorio que se coloca sobre el banco hidráulico (39809). Se
encuentra descalibrado además de que es un equipo antiguo y se debe plantear una posible
compra por el uso constante en el ámbito académico.

Imagen 12. Bomba sumergible

Fecha de adquisición: Sin registro
Etiqueta: Sin registro
Fabricante: BARNES
Condiciones actuales: El equipo no necesita de mucho espacio para su utilización requiere
simplemente de fuente de energía monofásico, se encuentra en buen estado, actualmente su
uso es para teoría educativa.

Imagen 13. Balanza TE2101

Fecha de adquisición: 30/10/2004
56

Etiqueta: 54305
Fabricante: SARTORIIUS
Condiciones actuales: La balanza tiene su cargador y se conecta a una toma normal
monofásica, se encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa.
Nota: la balanza se debe calibrar, pero no se hace porque para el ámbito académico no se
necesitan lecturas tan exactas. Se plantea la posible adquisición de galgas.

Imagen 14. Balanza CP16001S

Fecha de adquisición: 30/10/2004
Etiqueta: 54306
Fabricante: SARTORIIUS
Condiciones actuales: La balanza tiene su cargador y se conecta a una toma normal
monofásica, se encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa
Nota: la balanza se debe calibrar, pero no se hace porque para el ámbito académico no se
necesitan lecturas tan exactas. Se plantea la posible adquisición de galgas.

Imagen 15. Golpe de ariete y cavitación

Fecha de adquisición: 30/03/2005
Etiqueta: 56598 y 56599
Fabricante: GUNT
Condiciones actuales: Equipo ubica sobre el piso cerca a la pared utiliza agua fría y sus
respectivos desagües en mangueras de ½”, se encuentra en buen estado, actualmente su uso
es para teoría educativa.

Imagen 16. Banco básico para hidrodinámica

Fecha de adquisición: 29/07/2016
Etiqueta: 108453
Fabricante: GUNT
Condiciones actuales: Equipo se ubica sobre el piso cerca a la pared utiliza agua fría por
mangueras de ½” a un metro del nivel del piso y sus respectivos desagües en mangueras de
½”, se encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 17. Tablero de perdidas en tuberías

Fecha de adquisición: 14/10/2011
Etiqueta: 93704
Fabricante: Estudiantes
Condiciones actuales: Este equipo tiene la particularidad de que fue realizado en su totalidad
por estudiantes como proyecto de grado, pero nunca se ha logrado calibrar. Equipo ubicado
sobre el piso cerca a la pared utiliza agua fría por mangueras de 1 ½” a un metro del nivel del
piso y sus respectivos desagües por sifón de 1”, Se encuentra descalibrado, genera errores
grandes y se han realizado inversiones en mantenimientos, pero no se logra calibrar y lo más
recomendable es cambiar el equipo (marca remendada: EDIBON) es un equipo que se usa
bastante en ámbitos educativos por tanto es necesario para el laboratorio.
59

Imagen 18. Unidad universal de accionamiento de turbina Francis y Pelton

Fecha de adquisición: 30/07/2003
Etiqueta: 57152, 44835 y 44836
Fabricante: GUNT
Condiciones actuales: Equipo ubicado sobre el piso cerca a la pared utiliza agua fría por
mangueras de 1 ½” a un metro del nivel del piso y sus respectivos desagües por sifón de 1”,
Se necesita conector especial como se muestra en la foto. Enchufe 3 Fase 3P + Tierra +
Neutro, además, requiere software para su funcionamiento. Se encuentra en buen estado,
actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 19. Manómetro de bourdon

Fecha de adquisición: 30/01/2009
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Etiqueta: 58575
Fabricante: GUNT
Condiciones actuales: El equipo se utiliza sobre mesón, se encuentra en buen estado,
actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 20. Banco hidrostático

Fecha de adquisición: 30/03/1999
Etiqueta: 1752
Fabricante: TECQUIPMEN
Condiciones actuales: El equipo se utiliza sobre el piso, se encuentra en buen estado,
actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 21. Calzada

Fecha de adquisición: Sin registro
Etiqueta: Sin registro
Fabricante: Estudiantes
Condiciones actuales: Proyecto de investigación que dependiendo del montaje que se realice
se necesitara la corriente o el suministro de agua, generalmente se le conectan dos bombas la
grande de Barnes y la sumergible que tiene las indicaciones en sus respectivas fichas. El
suministro de agua se realiza desde un tanque que se llenara previamente con manguera.

Imagen 22. Canal de investigación

Fecha de adquisición: Sin registro
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Etiqueta: Sin registro
Fabricante: Estudiantes
Condiciones actuales: Proyecto de investigación que dependiendo del montaje que se realice
se necesitara la corriente o el suministro de agua, generalmente se le conectan dos bombas la
grande de Barnes y la sumergible que tiene las indicaciones en sus respectivas fichas. El
suministro de agua se realiza desde un tanque que se llenara previamente con manguera.

Imagen 23. Viscosímetro digital

Fecha de adquisición: 20/08/2015
Etiqueta: 105570 y 105571
Fabricante: BIOBASE BIODUSTRY
Condiciones actuales: El equipo se utiliza sobre mesón, tiene pieza rota en ensayos se debe
remplazar lo demás se encuentra en buen estado, actualmente su uso es para teoría educativa.

Imagen 24. Viscosímetro acústico Doppler

Fecha de adquisición: Sin registro
Etiqueta: 110657
Fabricante: SONTEK
Condiciones actuales: