Estudio del resalto hidráulico en un canal semicircular mediante

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ESTUDIO DEL RESALTO HIDRÁULICO EN UN CANAL SEMICIRCULAR 
MEDIANTE EL USO DE UN MODELO 
 
 
 
 
 
 
CARLOS ANDRÉS ARIAS ENCISO 
JULIÁN ANDRÉS ÁVILA NAVARRETE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2007 
 
ESTUDIO DEL RESALTO HIDRÁULICO EN UN CANAL SEMICIRCULAR 
MEDIANTE EL USO DE UN MODELO 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARLOS ANDRÉS ARIAS ENCISO 
JULIÁN ANDRÉS ÁVILA NAVARRETE 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial 
 para optar al título de Ingeniero Civil. 
 
 
 
 
Director temático 
Ing. Luís Efrén Ayala 
 
 
Asesora metodológica 
Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2007 
 Nota de aceptación: 
 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
 
 
 
_________________________________________ 
 Firma del presidente del jurado 
 
_________________________________________ 
 Firma del jurado 
 
_________________________________________ 
 Firma del jurado 
 
 
 
Bogotá, D.C., mayo de 2007 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Al ingeniero LUÍS EFRÉN AYALA, Asesor temático, por los conocimientos 
transmitidos durante el desarrollo de este proyecto y por el apoyo que nos brindo. 
 
A MARTA, Laboratorista de la Universidad De La Salle, por su colaboración y 
paciencia. 
 
Y por ultimo pero el mas importante a DIOS por iluminarnos y darnos sabiduría 
para así poder concluir este proyecto y de llevar nuestras vidas por un buen 
camino, para servirle a nuestras familias y además ser un aporte para el desarrollo 
nuestro país. 
 
DEDICATORIA 
 
Este proyecto de grado se lo dedico a mis padres Saúl Arias y Dilma Enciso 
quienes me brindaron todo su apoyo y comprensión durante toda mi carrera, por 
ensañarme a encontrar luchar por mis sueños y metas que me proponga en la 
vida. Además del amor que me ha ayudado a superar todas las adversidades que 
se me presentaron en este proceso. 
 
También le dedico este proyecto de grado a mi hermana por acompañarme en 
esta gran etapa de mi vida. Además a mis abuelos, tíos, primos y amigos que me 
han apoyado y me han llenado de buenos consejos en los momentos más difíciles 
de este camino. 
 
Por ultimo les dedico este proyecto a Maria Soledad Sánchez y a su madre Martha 
Patricia Arias, por que también me brindaron todo su apoyo, comprensión y 
colaboración cuando mas la necesitaba. 
 
 
 
 
CARLOS ANDRÉS ARIAS ENCISO 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
Por su apoyo, amor, esfuerzo y compresión en los momentos más complejos de 
mi vida y por ayudarme a ser realidad cada meta trazada, este logro es dedicado 
para las personas más valiosa e importantes de mi vida. 
Jorge Ávila mi padre y además de esto mi verdadero amigo y Maria Emelina 
Navarrete madre y apoyo incondicional en momento difíciles. 
 
A mis hermanos y amigos Derly Ávila y Giovanni Ávila por sus consejos, amor y 
por el excelente ejemplo que durante sus vidas me han brindado. 
 
Para concluir este trabajo también es dedicado a Marcela Betancourt Romero por 
todo el amor y el gran apoyo en los instantes que necesite de ellos. 
 
 
 
 
 
 
 
JULIAN ANDRÉS AVILA NAVARRETE 
 
 
CONTENIDO 
 
 Pág. 
INTRODUCCIÓN 
 
1. EL PROBLEMA 20 
1.1 LÍNEA 20 
1.2 TÍTULO 20 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 20 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 21 
1.5 JUSTIFICACIÓN 22 
1.6 OBJETIVOS 22 
1.6.1 Objetivo general 22 
1.6.2 Objetivos específicos 22 
 
2. MARCO REFERENCIAL 24 
2.1 MARCO TEÓRICO 24 
2.1.1 Canal 24 
2.1.2 Resalto hidráulico 25 
2.1.2.1 Tipos de resalto 26 
2.1.2.2 Ecuaciones del resalto 29 
2.1.2.3 Características básicas del resalto hidráulico 34 
2.1.2.4 Longitud del resalto hidráulico 35 
2.1.2.5 El perfil superficial 36 
2.1.2.6 Localización del resalto 37 
2.1.2.7 El resalto como disipador de energía 38 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 43 
2.2.1 Canales abiertos 43 
2.2.2 Geometría de un canal 44 
2.2.3 Elementos geométricos de una sección de canal 45 
2.2.4 Distribución de velocidades en una sección de canal 47 
2.3 MARCO NORMATIVO 48 
 
3. METODOLOGÍA 49 
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÒN 49 
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 51 
3.3 FORMATOS 51 
3.4 VARIABLES 51 
3.5 HIPÓTESIS 52 
 
4. TRABAJO INGENIERIL 53 
4.1 SALTO HIDRÁULICO EN CANAL SEMICIRCULAR 53 
4.1.1 Notación 53 
4.1.2 Flujo uniforme 54 
4.1.3 Flujo critico 56 
4.1.4 Potencia del resalto 60 
4.2 CONSTRUCCIÓN DEL CANAL SEMICIRCULAR 60 
4.3 METODOLOGÍA PARA LA TOMA DE DATOS 65 
4.4 ENSAYOS DE LABORATORIO EN EL CANAL SEMICIRCULAR 66 
4.4.1 Calculo del caudal 66 
4.4.2 Calculo de la geometría del canal 70 
4.4.3 Flujo critico 72 
4.4.4 Energía especifica 73 
4.4.5 Potencia del resalto hidráulico 75 
4.4.6 Curvas de energía especifica para el canal de sección semicircular 79 
 
5. RECURSOS DISPONIBLES 90 
5.1 RECURSOS MATERIALES 90 
5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES 90 
5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS 90 
5.4 RECURSOS HUMANOS 91 
5.5 RECURSOS FINANCIEROS 92 
 
6. CONCLUSIONES 93 
 
7. RECOMENDACIONES 95 
 
BIBLIOGRAFÍA 97 
 
ANEXOS 99 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 Pág. 
 
Figura 1. Sección efectiva de un canal 25 
 
Figura 2. Resalto hidráulico 26 
 
Figura 3. Resalto ondulante 26 
 
Figura 4. Resalto débil 27 
 
Figura 5. Resalto oscilante 27 
 
Figura 6. Resalto estable 28 
 
Figura 7. Resalto fuerte 28 
 
Figura 8. Diagrama del Resalto 31 
 
 
 
LISTA DE GRAFICAS 
 
 Pág. 
 
Grafica 1. Relación adimensional para la longitud del resalto 
hidráulico 36 
 
Grafica 2. Perfiles superficiales adimensionales de resaltos 
hidráulicos en canales horizontales 37 
 
Grafica 3. Curva de energía 1 para el canal de sección semicircular 79 
 
Grafica 4. Curva de energía 2 para el canal de sección semicircular 80 
 
Grafica 5. Curva de energía 3 para el canal de sección semicircular 81 
 
Grafica 6. Curva de energía 4 para el canal de sección semicircular 82 
 
Grafica 7. Curva de energía 5 para el canal de sección semicircular 83 
 
Grafica 8. Curva de energía 6 para el canal de sección semicircular 84 
 
Grafica 9. Curva de energía 7 para el canal de sección semicircular 85 
 
Grafica 10. Curva de energía 8 para el canal de sección semicircular 86 
 
Grafica 11. Curva de energía comparativa No 1 88 
 
Grafica 12. Curva de energía comparativa No 2 89 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
 Pág. 
 
Tabla 1. Estado del arte 21 
 
Tabla 2. Perfiles superficiales adimensionales de resaltos hidráulicos 
en canales horizontales 45 
 
Tabla 3. Normatividad técnica 48 
 
Tabla 4. Identificación de variables 51 
 
Tabla 5. Toma de caudales por el método gravimetrico para el canal 
de sección semicircular 68 
 
Tabla 6. Toma de alturas antes y después del resalto hidráulico del 
canal de sección semicircular 68 
 
Tabla 7. Cálculos del canal de sección semicircular 76 
 
Tabla 8. Datos para la curva de energía 1, para el canal de sección 
semicircular 79 
 
Tabla 9. Datos para la curva de energía 2, para el canal de sección 
semicircular 80 
 
Tabla 10. Datos para la curva de energía 3, para el canal de sección 
circular 81 
 
Tabla 11. Datos para la curva de energía 4, para el canal de sección 
semicircular 82 
 
Tabla 12. Datos para la curva de energía 5, para el canal de sección 
semicircular 83 
 
Tabla 13. Datos para la curva de energía 6, para el canal de sección 
semicircular 84 
 
Tabla 14. Datos para la curva de energía 7, para el canal de sección 
semicircular 85 
Tabla 15. Datos para la curva de energía 8, para el canal de sección 
semicircular86 
 
Tabla 16. Datos para comparar dos curvas de energía No 1 88 
 
Tabla 17. Datos para comparar dos curvas de energía No 2 89 
 
Tabla 18. Presupuesto de recursos materiales 90 
. 
Tabla 19. Presupuesto de recursos tecnológicos 91 
 
Tabla 20. Presupuesto de recursos humanos 91 
 
Tabla 21. Presupuesto recursos financieros 92 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 Pág. 
 
Anexo 1. Registro fotográfico 99 
 
Anexo 2. Formatos para la toma de datos del canal de sección 
semicircular 105 
 
Anexo 3. Plano en dos y tres dimensiones del canal de sección 
semicircular 106 
 
 
 
 
GLOSARIO 
 
ALTURA: Diferencia entre las profundidades antes y después del resalto. 
 
ANCHO SUPERFICIAL, T: Conocido como el ancho de la sección del canal en la 
superficie libre. 
 
ÁREA MOJADA, A: Área de la sección transversal del flujo perpendicular a la 
dirección del flujo. 
 
CANAL: Tiene la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de 
toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del 
proyecto y en condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios 
para cubrir la demanda. 
 
CANALES ABIERTOS: Conducto por el cual fluye el agua con una superficie 
libre. De acuerdo a su origen un canal puede ser natural o artificial. 
 
CANALES ARTIFICIALES: Aquéllos construidos mediante el esfuerzo humano 
como son: los canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, 
canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, etc., de igual 
forma canales de modelos construidos en el laboratorio con propósitos 
experimentales. 
 
CANALES NATURALES: Incluyen todos los recursos de agua existentes de 
forma natural en la Tierra, los cuales pueden tener diversos tamaños desde 
pequeños arroyuelos hasta ríos grandes. De igual manera son consideradas como 
canales abiertos naturales las corrientes subterráneas que transportan agua, las 
propiedades hidráulicas de un canal son generalmente irregulares. 
 
COMPUERTA: Es una placa móvil, plana o curva, que al levantarse, forma un 
orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica (presa, canal, etc.) sobre la 
cual se instala, y se utiliza en la mayoría de los casos para la regulación de 
caudales, y como emergencia y cierre para mantenimiento. 
FACTOR DE SECCIÓN PARA EL CÁLCULO DEL FLUJO CRÍTICO, Z: Producto 
del área mojada y la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica. 
 
FACTOR DE SECCIÓN PARA EL CÁLCULO DEL FLUJO UNIFORME, AR2/3: 
Producto del área mojada y el radio hidráulico elevado a la potencia dos tercios. 
 
FLUJO LAMINAR: En el flujo laminar las partículas del fluido solo se mezclan a 
escala molecular, de modo que, durante el movimiento, dichas partículas se 
desplazan según trayectorias paralelas bajo la acción de la viscosidad. 
FLUJO PERMANENTE: El flujo permanente se produce cuando la descarga o 
caudal en cualquier sección transversal permanece constante. 
 
FLUJO TURBULENTO: En el flujo turbulento las partículas del fluido se mezclan a 
escala molar, de modo que durante el movimiento se produce un intercambio de 
cantidad de movimiento entre partículas adyacentes, ocasionando una rápida y 
continua agitación y mezcla en el seno del fluido. 
 
FLUJO UNIFORME Y NO UNIFORME: Se llama flujo uniforme aquel en que el 
calado, sección transversal y demás elementos del flujo se mantienen 
sustancialmente constantes de una sección a otra. Si la pendiente sección 
transversal y velocidad cambian de un punto a otro de la conducción, el flujo se 
dice no uniforme. 
 
GEOMETRÍA DE UN CANAL: Las secciones de canales naturales, son 
generalmente muy irregulares y a menudo varían desde una parábola hasta un 
trapecio. Para corrientes sujetas a crecientes frecuentes, el canal puede constar 
de una sección principal que conduce los caudales normales y una o mas 
secciones laterales para acomodar los caudales de desborde. 
 
NIVEL: Elevación o distancia vertical desde un nivel de referencia hasta la 
superficie libre, si el punto mas bajo de la sección de canal se escoge como el 
nivel de referencia, el nivel es idéntico a la profundidad de flujo. 
PÉRDIDA DE ENERGÍA: También es llamada pérdida de carga, y es la pérdida 
de energía que experimentan los líquidos que fluyen en tuberías y canales 
abiertos. La energía necesaria para vencer los efectos del rozamiento en el flujo 
turbulento es la pérdida de carga. Las pérdidas de energía localizadas en las 
turbulencias incluidas por las piezas especiales y los accesorios que se utilizan en 
tuberías y canales son también pérdidas de carga. 
 
PERÍMETRO MOJADO, P: Longitud de la línea de intersección de la superficie de 
canal mojada y un plano transversal perpendicular a la dirección de flujo. 
 
PROFUNDIDAD DE FLUJO, y: Distancia vertical desde el punto mas bajo de una 
sección del canal hasta la superficie libre. 
 
 PROFUNDIDAD DE FLUJO DE LA SECCIÓN, d: Profundidad de flujo 
perpendicular a la dirección de este, o la altura de la sección del canal que 
contiene el agua. 
 
PROFUNDIDAD HIDRÁULICA, D: Relación entre el área mojada y el ancho en la 
superficie. 
 
RADIO HIDRÁULICO, R: Relación del área mojada con respecto a su perímetro 
mojado. 
RESALTO HIDRÁULICO: El resalto hidráulico es el ascenso brusco del nivel del 
agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre 
una corriente de agua que fluye a elevada velocidad. 
 
Este fenómeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar 
un cambio violento del régimen de flujo, de supercrítico a subcrítico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
En el siguiente proyecto se presenta el estudio del resalto hidráulico en un canal 
de sección semicircular a partir de la construcción de un modelo, para este estudio 
se realizara la toma de datos experimentales donde se analizaran tres variables 
las cuales son el caudal, la pendiente, la abertura de la compuerta que produce el 
resalto hidráulico esto con el fin de conocer los parámetros del canal. 
 
Este proyecto se desarrollara en el laboratorio de la facultad de ingeniería civil de 
la universidad de la salle. Por otro lado se hará un breve relato de la fase de 
construcción del modelo del canal semicircular ya que el laboratorio de hidráulica 
de la universidad de la salle no cuenta con un modelo de estas características 
para llevar a cabo este estudio, lo cual se convirtió en una motivación para 
nosotros y así llegar al desarrollo de este proyecto. 
 
 
 19
 
 
1. EL PROBLEMA 
 
1.1 LÍNEA 
 
El trabajo de investigación desarrollado corresponde al grupo de DESARROLLO 
TECNOLÓGICO, INDETEC de la facultad de Ingeniería Civil. 
 
1.2 TÍTULO 
 
Estudio del resalto hidráulico en un canal semicircular mediante el uso de un 
modelo 
 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
 
Debido a que en la actualidad el resalto hidráulico es una herramienta muy 
importante en lo que respecta a la disipación de energía del agua que fluye sobre 
presas, vertederos y otras estructuras hidráulicas, y prevenir de esta manera la 
socavación aguas debajo de las estructuras en los canales también para 
recuperar altura o aumentar el nivel del agua en el lado de aguas debajo de una 
 20
canaleta de medición y mantener un nivel alto del agua en el canal de irrigación o 
de cualquier estructura para distribución de aguas, se necesito estudiar en una 
forma concreta los beneficios que este brinda. Por esta razón se realizo el modelo 
de un canal de sección semicircular para observar y estudiar los parámetros sus 
limitantes, defectos y cualidades que este tipo de canal de sección semicircular 
nos pueda brindar. 
 Tabla 1. Estado del arte 
Autor Año Institución Título 
 
Mauricio González 
Rodríguez 
 
1992 
 
Universidad deCantabria (Santander, 
España) 
Estudio experimental de 
flujos disipativos : I. 
resalto hidráulico 
 
Olga Lucia Delgado 
Marín 
 
1993 
 
Universidad Javeriana 
Modelación hidráulica 
del transito de crecientes 
en canales prismáticos 
con una intersección 
utilizando el método de 
las características 
 
 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
 
¿Cuáles son las condiciones de funcionamiento y las características básicas que 
existen en el resalto hidráulico en una sección semicircular con el uso de un 
modelo a escala? 
 
 
 21
http://biblos.javeriana.edu.co/uhtbin/cgisirsi/WUiFdYzhnr/285390089/18/X100/XAUTHOR/Delgado+Marin,+Olga+Lucia
http://biblos.javeriana.edu.co/uhtbin/cgisirsi/WUiFdYzhnr/285390089/18/X100/XAUTHOR/Delgado+Marin,+Olga+Lucia
1.5 JUSTIFICACIÓN 
 
Los canales son estructuras que tienen como función el transporte de agua a 
superficie libre en los cuales es necesario conocer el comportamiento de este 
fluido a través de un canal de sección semicircular, para este caso en particular. 
Es por esto que realizo un estudio del resalto hidráulico a través de la construcción 
de un modelo de sección semicircular. 
 
1.6 OBJETIVOS 
 
1.6.1 Objetivo general 
 
Estudiar el comportamiento del resalto hidráulico en la sección semicircular y 
establecer las limitantes de su funcionamiento. 
 
1.6.2 Objetivos específicos 
 
• Realizar el modelo de un canal de sección semicircular. 
 
• Ejecutar los laboratorios correspondientes al resalto hidráulico con el canal de 
sección semicircular. 
 
 22
• Determinar las condiciones de funcionamiento y las características básicas 
que existe en el resalto hidráulico en la sección semicircular. 
 23
 
2. MARCO REFERENCIAL 
 
2.1 MARCO TEÓRICO 
 
2.1.1 Canal. Estructura que tiene la finalidad de conducir caudales desde la obra 
de toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del 
proyecto, con la finalidad transportar los volúmenes necesarios para cubrir la 
demanda. 
 
• Sección efectiva de un canal. Un canal puede adoptar diferentes formas 
desde irregulares, trapezoidal hasta rectangular (pasando por formas 
poligonales, parabólicas, semicirculares, etc.). Los canales en zonas de 
montaña se construyen generalmente de formas trapezoidales y rectangulares, 
los primeros en suelos con menor estabilidad relativa y los segundos en suelos 
con mayor estabilidad relativa o en suelos rocosos. Un canal trapezoidal es 
caracterizado por la siguiente relación hidráulica: 
)1(2 2 mm
h
b
−+==β 
Donde: 
b = Ancho de la solera 
h = tirante 
m = inclinación del talud, m = a/h 
 24
Figura 1. Sección efectiva de un canal1
 
 
 
2.1.2 Resalto hidráulico. Conocido también como salto hidráulico, el cual se 
representa en el flujo rápidamente variado, el cual va acompañado por un 
aumento súbito del tirante y una perdida de energía bastante considerable 
(disipada principalmente como calor), en un tramo relativamente corto. Ocurre en 
el paso brusco de régimen supercrítico (rápido) a régimen subcrítico (lento), es 
decir, en el resalto hidráulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un valor 
inferior al crítico a otro superior a este. 
 
Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rápida existe algún 
obstáculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras 
hidráulicas tales como vertederos de demasías, rápidas, salidas de compuertas 
con descarga por el fondo, etc. 
 
 
 
 
1CANALES [En línea]. < www.eia.edu.co/sitios/webalumnos/laderas%20andinas/paginas/canales.htm - 109k -
>. [Citado en 2006-10-23]. 
 25
Figura 2. Resalto hidráulico2
 
 
 
2.1.2.1 Tipos de resalto. Los resaltos hidráulicos se clasifican en varias clases 
según los estudios del U.S .Bureau of Reclamation estos pueden clasificarse 
convenientemente según el número de Froude del flujo entrante. 
 
• Para F1 = 1, el flujo es critico por consiguiente no se forma resalto. 
 
• Resalto ondulante: La superficie del agua muestra ondulaciones para F1 = 1 a 
1.7. 
 
Figura 3. Resalto ondulante3
 
 
 
2RESALTO [En línea]. <http://es.wikipedia.org/wiki/Resaltohidráhulico> [Citado en 2006-10-25]. 
3TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-
energia.html - 21k - >. [Citado en 2006-10-23]. 
 26
• Resalto débil: Se desarrolla una serie de remolinos sobre la superficie del 
resalto pero la superficie del agua hacia aguas abajo permanece uniforme. La 
velocidad a través de la sección es razonablemente uniforme y la perdida de 
energía es baja. Para un F1 = 1.7 a 2.5. 
 
Figura 4. Resalto débil4
 
 
 
• Resalto oscilante: existe un chorro oscilante que entra desde el fondo del 
resalto hasta la superficie y se devuelve sin ninguna periodicidad. Cada 
oscilación produce una onda grande con periodo irregular, muy común en 
canales, que pueden viajar a lo largo de varias millas causando daños 
ilimitados a bancas en tierra y a enrocados de protección. Para un F1 = 2.5 a 
4.5. 
 
Figura 5. Resalto oscilante5
 
 
 
 
4TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-
energia.html - 21k - >. [Citado en 2006-10-23]. 
5TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-
energia.html - 21k - >. [Citado en 2006-10-23]. 
 27
• Resalto estable: La extremidad de aguas abajo del remolino superficial y el 
punto sobre el cual el chorro de alta velocidad tiende a dejar el flujo ocurren 
prácticamente en la misma sección vertical. La acción y la posición de este 
resalto son menos sensibles a la variación en la profundidad de aguas abajo. 
El resalto se encuentra bien balanceado y su comportamiento es el mejor. La 
disipación de energía varía de 45% a 70%. Para un F1= 4.5 a 9. 
 
Figura 6. Resalto estable6
 
 
 
• Resalto fuerte: El chorro de alta velocidad choca con paquetes de agua 
intermitentes que corren hacia abajo a lo largo de la cara frontal del resalto, 
generando ondas hacia aguas abajo, y puede prevalecer una superficie 
rugosa. La acción del resalto es brusca pero efectiva debido a que la disipación 
de energía puede alcanzar un 85%. Para un F1= 9 y mayores. 
 
Figura 7. Resalto fuerte7
 
 
 
6TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-
energia.html - 21k - >. [Citado en 2006-10-23]. 
7TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-
energia.html - 21k - >. [Citado en 2006-10-23]. 
 28
 2.1.2.2 Ecuaciones del resalto. Para el análisis teórico del resalto se recurre al 
estudio del balance de las distintas propiedades físicas, energía - trabajo 
mecánico, cantidad de movimiento y masa, a través de un volumen de control que 
abarca todo el resalto. Este volumen de control queda definido por el fondo del 
canal, los laterales, la superficie libre, y dos secciones transversales, la 1-1 al 
principio del resalto y la 2-2 al final. Fuera del resalto el flujo exhibe líneas de flujo 
aproximadamente paralelas, la distribución de presiones tiende a ser hidrostática, 
y el aire incorporado en el resalto abandona el seno de la corriente. 
 
• Ecuación de trabajo energía mecánica. La energía mecánica que ingresa al 
volumen de control, menos la que egresa, es igual al incremento de energía 
interna (calor). 
 
21
2
2
2
2
1
1 22 −
=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+−⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+ j
g
Uh
g
Uh 
 
• Principio de la cantidad de movimiento. Este principio expresa el equilibrio 
de las fuerzas exteriores con la variación del flujo de cantidad de movimiento 
en el volumen de control: 
 
( )11221 UUQF ββρ −=∑ 
 
 29
Entre las fuerzas actuantes tenemos:P1 y P2 son las fuerzas de presión ejercidas en forma normal a las secciones 
transversales de entrada y salida al volumen de control. 
 
Fô, fuerzas ejercidas en forma tangencial a las superficies paralelas al 
escurrimiento (fondo y paredes laterales) 
 
F, fuerza de masa (componente del peso en el sentido del movimiento) 
 
Además, β es el coeficiente de Boussinesq que tiene en cuenta la distribución 
velocidades en la sección transversal, supuesto igual a 1,0 por simplicidad. 
 
Las velocidades llevan el signo que corresponde según el sistema de ejes elegido, 
y el término βρQU (flujo de cantidad de movimiento) se considera negativo cuando 
ingresa y positivo cuando sale del volumen de control. 
 
Como la longitud en que se desarrolla el resalto es corta y se produce sobre un 
fondo y paredes laterales prácticamente lisas, las fuerzas tangenciales (Fô) 
pueden ser despreciadas. De igual manera, como el fondo es horizontal puede 
despreciarse la componente del peso en el sentido del escurrimiento y quedan 
como únicas fuerzas actuantes los empujes de presión (P1 y P2). 
 
 30
2121 QUQUFF ρρ +−=− 
 
( )122211 UUQAPAP gg −=− ρ 
 
Con, ( ) ( )122211, UUQAYAYYp gggg −=−= ργγ 
Figura 8. Diagrama del resalto. 
 
1
2
2
2
2211 gA
Q
gA
QAYAY gg −=− 
 
22
2
2
11
1
2
AY
gA
QAY
gA
Q
gg +=+ 
 
Se llama una función momentánea de una sección a: 
 
AY
gA
QM g+=
2
 
Luego, 
 
 31
21 MM = 
 
Esto significa que, las dos secciones conjugadas de un resalto hidráulico cumplir 
con la condición de tener igual valor de la función momenta. Donde Q y g, son 
constantes, y A e Yg son funciones del tirante, por lo tanto la momenta es función 
solamente del tirante, o sea, M= M(h). 
 
Aplicando la condición 21 MM = para el caso de un canal rectangular, 
 
22
2
2
2
2
1
1
1
2 hBh
Bgh
QhBh
Bgh
Q
+=+ 
 
( )2122
21
2
2
111 hh
hhgB
Q
−=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
− 
 
Dividiendo ambos términos por 21h
 
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
− 1
2
1111
2
1
2
2
21
2
1
2
2
h
h
hhhgB
Q Siendo, 212
1
2
2
U
hB
Q
= 
 
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
− 1
2
11 2
1
2
2
2
1
1
2
1
h
h
h
h
gh
U
 
 32
Llamando 
1
2
h
h
=λ resulta, 
 
( ) 021
2
111 21
222
1 =−+∴−=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ − FF λλλ
λ
 
 
Ecuación de segundo grado en λ cuya solución es, 
 
2
*2*411 21F+±−=λ 
 
La raíz negativa, o sea λ<0, no tiene significado físico, de modo que el resultado 
correcto es, 
 
( )181
2
1 2
1
1
2 −+= F
h
h
 
 
Esta ecuación significa que la relación de tirantes conjugados del resalto depende 
exclusivamente del número de Froude incidente, y se la denomina ecuación de 
Bélanger. 
 
 
 
 33
2.1.2.3 Características básicas del resalto hidráulico. Han sido aprovechadas 
para reducir las velocidades de flujo en canales a valores que permitan el 
escurrimiento sin ocasionar tensiones de corte superiores a los límites permitidos 
por los materiales que componen el perímetro mojado. El lugar geométrico en el 
que se presenta el resalto se denomina colchón hidráulico. Se han investigado 
diferentes formas de colchones hidráulicos con el objeto de lograr una mejor 
disipación de energía en una menor longitud. Para el diseño de colchones 
hidráulicos se consideran los siguientes aspectos. 
 
• Perdida de energía: Diferencia de las energías especificas antes y 
después del resalto. 
 
21
2
12
21 4
)( 
yy
yyEEE −=−=Δ 
 
• Eficiencia: Relación entre la energía especifica antes y después del 
resalto, esta eficiencia es una función adimensional que solo depende del 
numero de Froude del flujo de aproximación. 
 
( )
( )2121
2
1
2/32
1
1
2
28
1418 
FF
FF
E
E
+
+−+
= 
 
 
 34
• Altura: Diferencia entre las profundidades antes y después del resalto. 
 
12jh yy −= 
 
2.1.2.4 Longitud del resalto hidráulico. Un parámetro importante en el diseño 
de obras hidráulicas es la longitud del resalto, que definirá la necesidad de 
incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y/o aplicar medidas 
de protección de la superficie para incrementar su resistencia a las tensiones de 
corte. 
 
La longitud del resalto puede definirse como la distancia medida desde la cara 
frontal del resalto y1 hasta un punto en la superficie inmediatamente aguas abajo 
del remolino y2. Los datos experimentales sobre la longitud del resalto pueden 
graficarse mediante el número de Froude F1 contra la relación adimensional L/ 
(y2-y1), L/y1 o L/y2. La curva resultante de la gráfica F1 versus L/y2 muestra la 
regularidad de una parte plana para el rango de los resaltos bien establecidos. 
 
 
 
 
 
 35
Grafica 1. Relación adimensional para la longitud del resalto hidráulico (Bureau of reclamation)8
 
 
2.1.2.5 El perfil superficial. Conocer el perfil superficial de un resalto es 
indispensable en el diseño del borde libre para los muros laterales del cuenco 
disipador donde ocurre el resalto. Además se debe determinar la presión que debe 
utilizarse en el diseño estructural, ya que experimentos han demostrado que la 
presión vertical en el piso horizontal bajo un resalto hidráulico es casi la misma 
que indicara el perfil de la superficie del agua.9
 
 
8TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-energia.html - 21k - 
>. [Citado en 2006-10-23]. 
9VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos. Bogotá: McGraw Hill, 1994. p. 391. 
 36
Grafica 2. Perfiles superficiales adimensionales de resaltos hidráulicos en canales horizontales10
 
 
2.1.2.6 Localización del resalto. El resalto hidráulico se da en un flujo 
supercrítico cuando su profundidad cambia abruptamente a su profundidad 
secuente, en pocas palabras el resalto ocurrirá en un canal horizontal rectangular 
si la profundidad inicial, la profundidad secuente y el número de Froude de 
aproximación satisfacen la siguiente ecuación: 11
⎟
⎠
⎞⎜
⎝
⎛ −+= 181
2
1 21
1
2 F
y
Y
 
 
10TIPOS DE RESALTO [En línea]. < apuntes.rincondelvago.com/resalto-hidraulico-como-disipador-de-energia.html - 21k - 
>. [Citado en 2006-10-23]. 
11VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos. Bogotá: McGraw Hill, 1994. p. 392. 
 37
2.1.2.7 El resalto como disipador de energía. Sirve para disipar el exceso de 
energía en un flujo supercrítico. Su logro esta en prevenir la posible erosión aguas 
debajo de vertederos de rebose, rápidas y compuertas deslizantes, debido a que 
reduce rápidamente la velocidad del flujo sobre un piso protegido hasta un punto 
donde el flujo pierde su capacidad de socavar el lecho del canal natural aguas 
abajo. El resalto se confina parcial o totalmente en un tramo del canal que se 
conoce como cuneco de disipación, cuyo fondo se recubre para resistir la 
socavación. El cuenco disipador casi nunca se diseña para confinar toda la 
longitud de un resalto hidráulico libre sobre la zona revestida, ya que seria 
bastante costoso, por ello se instalan accesorios para controlar el resalto dentro 
del cuenco, este control acorta el rango del cual el resalto ocurrirá y por 
consiguiente reducir el tamaño y el costo del cuenco disipador. En el diseño de un 
cuenco disipador con un resalto hidráulico como disipador de energía se deben 
considerar los siguientes aspectos: 
 
• Posición del resalto. Existen tres modelos alternativos que permiten que 
un resalto se forme aguas adebajo de una fuente (vertedero de rebose, una 
rápida o una compuerta deslizante) 
 
- Caso 1 y´2 = y2. Este caso representa un modelo para el cual la 
profundidad de aguas abajo y´2 es igual a la profundidad y2 secuente a y1. 
En este caso se satisface la ecuación y el resalto ocurrirá sobre un piso 
 38
sólido inmediatamente delante de la profundidad y1. Es ideal para 
propósitos de protección contra la socavación. 
 
- Caso 2 y´2 < y2. Representa el patrón para el cual la profundidadde 
salida y2´ es menor que y2. Esto significa que la profundidad de salida del 
caso 1 disminuye y el resalto se desplazará hacia aguas abajo hasta un 
punto donde se satisfaga la ecuación. Este caso debe evitarse en el diseño, 
debido a que el resalto rechazado fuera de la zona resistente a la 
socavación ocurriría en un lecho de cantos rodados sueltos o en un canal 
desprotegido ocasionando erosión severa. La solución para el diseño es 
utilizar cierto control en fondo del canal, el cual incrementaría la profundidad 
de agua y asegurará un resalto dentro de la zona protegida. 
 
- Caso 3 y´2 > y2. Este caso representa un modelo en el cual la profundidad 
de salida y´2 es mayor que y2. Esto significa que la profundidad de salida 
con respecto al caso 1 se incrementa. El resalto se verá forzado hacia 
aguas arriba, y finalmente puede ahogarse en la fuente y convertirse en un 
resalto sumergido. Éste es el caso más seguro para el diseño, debido a que 
la posición del resalto sumergido puede fijarse con rapidez, sin embargo el 
diseño no es eficiente, debido a que se disipará muy poca energía. 
 
• Condiciones a la salida. En la mayor parte de los problemas prácticos, la 
profundidad de agua a la salida fluctúa, debido a cambios en el caudal de 
 39
flujo en el canal. En tales casos, se dispone de una curva de calibración de 
la profundidad de salida que muestra la relación entre el nivel de salida y´2 
y el caudal Q. De la misma manera puede construirse una curva de 
calibración del resalto para mostrar la relación entre la profundidad 
secuente y2 y el caudal. 
 
- Clase 1 Representa una condición ideal para la cual las dos curvas de 
calibración siempre coinciden. Esto significa que existe el caso 1 en la 
posición del resalto y siempre se formará un resalto en el lugar deseado 
sobre una zona protegida para todos los caudales. Condiciones de esta 
clase rara vez se encuentran en la naturaleza. 
 
- Clase 2 Representa las condiciones para las cuales la curva de calibración 
del resalto siempre se encuentra en un nivel mayor que la curva de 
calibración de profundidad de salida. Esto significa que siempre existe un 
caso 2 (la profundidad de salida es menor que la secuente) y el resalto se 
formará en un lugar alejado hacia aguas abajo. Un método efectivo para 
asegurar que el resalto ocurra en la zona protegida es utilizar bloques para 
crear un cuenco disipador. 
 
- Clase 3 Representa las condiciones para las cuales la curva de calibración 
del resalto se encuentra siempre a un nivel menor que la de calibración de 
profundidad de salida. Esto significa que siempre ocurre el caso 3 (la 
 40
profundidad de salida es mayor que la secuente) y el resalto se moverá 
hacia aguas arriba y tal vez se ahogará en la fuente y se disipará muy poca 
energía. Un método efectivo para asegurar un resalto es construir una zona 
de aproximación por encima del nivel del lecho del canal. La pendiente de 
la aproximación puede ser tal que las condiciones apropiadas para un 
resalto se desarrollen allí para todos los caudales. Otro método es proveer 
una caída en el fondo del canal para bajar la profundidad de salida. 
 
- Clase 4 Representa las condiciones para las cuales la curva de calibración 
del resalto se encuentra a un nivel mayor que la de calibración de 
profundidad de salida para caudales bajos pero a un nivel menor para 
caudales altos. Un método efectivo para asegurar un resalto es proveer un 
cuenco disipador para formarlo a bajos caudales y combinar el cuenco con 
una aproximación inclinada para desarrollarlo a satisfacción de todos los 
caudales. 
 
- Clase 5 Representa las condiciones para las cuales la curva de calibración 
del resalto se encuentra a un nivel más bajo que la de calibración de 
profundidades de salida para caudales bajos pero a un nivel más alto para 
caudales altos. Un método efectivo para asegurar el resalto es incrementar 
la profundidad de aguas abajo lo suficientemente mediante la construcción 
de una piscina de aquietamiento formándolo así para caudales altos. 
 
 41
• Recomendaciones según los tipos de resaltos 
 
- Todos los tipos de resalto se encuentran en el diseño de cuencos 
disipadores. 
- El resalto débil no requiere de bloques o consideraciones especiales. Lo 
único que se necesita es dar la longitud apropiada al cuenco, la cual es 
relativamente corta. 
- El resalto oscilante, encontrado a menudo en el diseño de estructuras de 
canales, presas de derivación y obras de descarga es difícil de manejar. En 
lo posible deben evitarse los resaltos con número de Froude dentro del 
rango 2.5 a 4.5. En muchos casos no puede evitarse el uso de este resalto, 
pero en otros casos, alterando la dimensiones puede llevarse al rango 
deseable. Los bloques deflectores o accesorios tienen muy poco valor, las 
ondas son la principal fuente de dificultad, por consiguiente pueden 
utilizarse supresores de onda diseñados para manejarlas. 
- No se encuentra una dificultad particular para el resalto estacionario. 
Arreglos con deflectores y de bloques son útiles como medios para acortar 
la longitud del cuenco disipador. 
- A medida que el número de Froude aumenta, el resalto se vuelve más 
sensible a la profundidad de salida. Para números de Froude tan bajos 
como 8, se recomienda una profundidad de salida mayor que la secuente 
para asegurar que el resalto permanecerá en la zona protegida. 
 42
- Cuando el número de Froude es mayor que 10, un cuenco disipador de 
resalto puede no ser lo más económico. En este caso, la diferencia entre 
las profundidades, inicial y secuente es alta y, por lo general se requiere un 
cuenco muy profundo con muros de retención muy altos. El costo del 
cuenco disipador no compensa los resultados obtenidos. Un disipador del 
tipo cubeta deflectora dará resultados similares a menor costo. 
 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 
 
2.2.1 Canales abiertos. Conducto por el cual fluye el agua con una superficie 
libre. De acuerdo a su origen un canal puede ser natural o artificial. 
 
• Canales naturales. Incluyen todos los recursos de agua existentes de forma 
natural en la Tierra, los cuales pueden tener diversos tamaños desde 
pequeños arroyuelos hasta ríos grandes. De igual manera son consideradas 
como canales abiertos naturales las corrientes subterráneas que transportan 
agua, las propiedades hidráulicas de un canal son generalmente irregulares. 
 
• Canales artificiales. Aquéllos construidos mediante el esfuerzo humano como 
son: los canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y 
canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, etc., de igual forma 
canales de modelos construidos en el laboratorio con propósitos 
 43
experimentales. Las propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser 
controladas hasta un nivel deseado o para cumplir ciertos requisitos. El canal 
artificial por lo general es largo con pendiente suave, construido sobre el suelo, 
el cual puede ser no revestido o revestido con concreto, cemento, piedras, 
madera o materiales bituminosos. 
 
2.2.2 Geometría de un canal. Las secciones de canales naturales, son 
generalmente muy irregulares y a menudo varían desde una parábola hasta un 
trapecio. Para corrientes sujetas a crecientes frecuentes, el canal puede constar 
de una sección principal que conduce los caudales normales y una o mas 
secciones laterales para acomodar los caudales de desborde. 
 
Los canales artificiales generalmente se diseñan confecciones de figuras 
geométricas regulares. El trapecio es la forma mas común para canales con 
bancas en tierra sin recubrimiento, ya que proveen las pendientes necesarias para 
estabilidad. El rectángulo y el triangulo son casos especiales del trapecio, como el 
rectángulo tiene lados verticales es utilizado para canales construidos con 
materiales estables, como la roca, metal o madera mientras que la sección 
triangular esutilizada para pequeñas acequias cunetas a lo largo de carreteras y 
trabajos de laboratorio. El círculo es la sección mas común para alcantarillados y 
alcantarillas de tamaño pequeño y mediano. La parábola es utilizada como una 
aproximación a secciones de canales naturales de tamaños pequeño y mediano. 
 
 44
El rectángulo con esquinas redondeadas es una modificación del rectángulo y el 
triangulo con fondo redondeado es una aproximación de la parábola; esta es la 
forma creada utilizando excavadoras. 
 
Tabla 2. Perfiles superficiales adimensionales de resaltos hidráulicos en canales horizontales12
 
 
 
 
2.2.3 Elementos geométricos de una sección de canal. Propiedades de una 
sección de canal que pueden ser definidos por completo por la geometría de la 
sección y la profundidad de flujo. 
 
 
12VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos. Bogotá: McGraw Hill, 1994. p. 21. 
 45
Para secciones de canal rectangulares y simples, los electos geométricos pueden 
expresarse matemáticamente en términos de la profundidad de flujo y de otras 
dimensiones de la sección. Para secciones complicadas y secciones de corrientes 
naturales, no se puede escribir una ecuación simple para expresar estos 
elementos, aunque se pueden preparar curvas que representen la relación entre 
estos elementos y la profundidad de flujo para uso en cálculos hidráulicos. 
 
• Profundidad de flujo, y. Distancia vertical desde el punto mas bajo de una 
sección del canal hasta la superficie libre. 
 
• Profundidad de flujo de la sección, d. Profundidad de flujo perpendicular a la 
dirección de este, o la altura de la sección del canal que contiene el agua. 
 
• Nivel. Elevación o distancia vertical desde un nivel de referencia hasta la 
superficie libre, si el punto mas bajo de la sección de canal se escoge como el 
nivel de referencia, el nivel es idéntico a la profundidad de flujo. 
 
• Ancho superficial, T. Conocido como el ancho de la sección del canal en la 
superficie libre. 
 
• Área mojada, A. Área de la sección transversal del flujo perpendicular a la 
dirección del flujo. 
 46
 
• Perímetro mojado, P. Longitud de la línea de intersección de la superficie de 
canal mojada y un plano transversal perpendicular a la dirección de flujo. 
 
• Radio hidráulico, R. Relación del área mojada con respecto a su perímetro 
mojado. 
 
• Profundidad hidráulica, D. Relación entre el área mojada y el ancho en la 
superficie. 
 
• Factor de sección para el cálculo del flujo critico, Z. Producto del área 
mojada y la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica. 
 
• Factor de sección para el cálculo del flujo uniforme, AR2/3. Producto del 
área mojada y el radio hidráulico elevado a la potencia dos tercios. 
 
2.2.4 Distribución de velocidades en una sección de canal. Las velocidades en 
un canal no están uniformemente distribuidas debido a la presencia de la 
superficie libre y a la fricción a lo largo de las paredes del canal. 
 
La máxima velocidad medida en canales normales, por lo general ocurre por 
debajo de la superficie libre a una distancia de 0.05 a 0.25 de la profundidad; entre 
 47
mas cerca este de las bancas, mas profundo se encuentra este máximo. La 
distribución de velocidades en una sección de canal depende de factores, como 
una inusual de la sección, rugosidad y presencia de curvas. 
 
2.3 MARCO NORMATIVO 
 
Tabla 3. Normatividad técnica 
NORMA DESCRIPCIÓN 
 
Decreto 1729 de 2002 Ordenación y manejo de cuencas hidrográficas 
Ley 41 de 1993 Distritos de riego 
Decreto 2811 de 1974 De las aguas no marítimas 
Decreto 182 de 1968 Uso y distribución de las aguas de uso público derivadas 
de los Ríos Aracataca, Tucurinca, Fundación, Sevilla, Río 
Frío y las Quebradas La Tal y Rihueca. 
Decreto 703 de 1976 Por el cual se reglamenta el funcionamiento de los 
comités nacionales y regionales de producción agrícola, 
pecuaria, de insumos y de recursos naturales renovables.
 
 
 48
 
3. METODOLOGIA 
 
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 
 
El tipo de investigación que se ajusta al trabajo de grado es la Investigación – 
Experimental. GRAJALES TEVNI presenta la siguiente definición: “El investigador 
no solo identifica las características que se estudian sino que las controla, las 
altera o manipula con el fin de observar los resultados al tiempo que procura evitar 
otros factores que intervengan en la observación”13
 
El trabajo de grado, consta de 4 fases a desarrollar las cuales son: 
 
FASE 1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 
A. Búsqueda, organización y clasificación de la información correspondiente al 
desarrollo de la investigación. 
B. Análisis de información obtenida. 
 
FASE 2. CONSTRUCCIÓN DEL CANAL DE SECCIÓN SEMICIRCULAR 
A. Cotización de los materiales necesarios para el canal de sección 
semicircular. 
B. Ensamble de los soportes y tanques de recolección de agua para el canal. 
 
13TIPOS DE INVESTIGACIÓN [En línea]. < tgrajales.net/investipos.pdf >. [Citado en 2006-10-23]. 
 49
C. Figurado del acrílico en forma semicircular. 
D. Adecuación de las bombas y mangueras para la circulación del agua sobre 
el canal. 
E. Ubicación de las compuertas de control en el modelo. 
 
FASE 3. PRUEBAS Y ENSAYOS PARA VERIFICAR EL ESTADO DEL MODELO 
DE CANAL DE SECCIÓN SEMICIRCULAR. 
A. Se realizaron ensayos con diferentes bombas hidráulicas para obtener el 
caudal necesario. 
B. Readecuación y mejora de los defectos que se presentaron en la 
construcción inicial del canal. 
C. Adecuación de sistemas de medida ya existentes en el laboratorio al canal 
ya modificado. 
D. Pruebas de tanteo para determinar la posición de la compuerta que produce 
el resalto hidráulico y la compuerta de control del mismo. 
 
FASE 4. PRUEBAS Y ENSAYOS DE LABORATORIO PARA LA 
RECOPILACIÓN DE DATOS NUMÉRICOS. 
A. Determinación de las variables necesarias para la modelación y obtención 
de cálculos (caudal, pendiente y altura de las compuertas). 
B. Toma de medidas de las alturas antes, en y después del resalto hidráulico. 
C. Toma de medidas de las alturas del resalto variando la pendiente, el caudal 
y la altura de las compuertas. 
 50
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 
 
El objeto de la investigación es el estudio del resalto hidráulico en un canal de 
sección semicircular, mediante la ejecución y análisis de diferentes pruebas de 
laboratorio con el uso de un modelo con sección semicircular ensamblado y 
diseñado por los investigadores. 
 
3.3 FORMATOS 
 
Se realizaron las pruebas correspondientes tomando como base los formatos 
diseñados en las guías de laboratorio de hidráulica de la Universidad De La Salle y 
los formatos de la facultad de ingeniería de la Universidad De Buenos Aires 
(Argentina). Para estas pruebas se le hicieron algunas modificaciones a los 
formatos originales. 
 
3.4 VARIABLES 
 
Tabla 4. Identificación de variables 
CATEGORÍA DE ANÁLISIS VARIABLES INDICADORES 
Pendiente 
Caudal 
Abertura de compuertas 
Disipación de energía 
Caudal 
Pendiente 
Abertura de compuertas 
Disipación de energia 
 
 
 51
 
3.5 HIPÓTESIS 
 
A partir de un modelo físico se realizara el estudio del resalto hidráulico en un 
canal de sección semicircular, para analizar las diferentes características, 
utilizando las diferentes variables caudal, pendiente y apertura de compuerta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 52
P  t  T  ρ  Q 
gr  seg  °C  Kg/m3  m3/seg 
5596,8  1,85  998,65  0,003029 
6760,6  1,9175  998,65  0,003530 
5864,6  1,8175  998,65  0,003231 
6663,5  1,865  998,65  0,003578 
6740,3  1,8125  998,65  0,003724 
7072,8  1,9975  998,65  0,003546 
6972,7  1,69  998,65  0,004131 
6639,6  1,85  998,65  0,003594 
7499,7  1,88  998,65  0,003995 
6108,4  1,5  998,65  0,004078 
6158,3  1,26  998,65  0,004894 
6650,8  1,705  998,65  0,003906 
C 
0,00326 
0,00362 
0,00391 
3,264 
3,616 
4,2933,907 
0,00429 
17
17
17 
17 
1 
2 
4 
3
P  P  t  T  ρ  Q  Q 
gr  gr  seg  °C  Kg/m3  m3/seg  Lts/seg 
5596,8  5325,5  1,85  998,65  0,003029 
6760,6  7641  1,9175  998,65  0,003530 
5864,6  5345,1  1,8175  998,65  0,003231 
6663,5  7734,6  1,865  998,65  0,003578 
6740,3  7552,6  1,8125  998,65  0,003724 
7072,8  8807,3  1,9975  998,65  0,003546 
6108,4  8417,6  1,5  998,65  0,004078 
6158,3  7865  1,26  998,65  0,004894 
6650,8  8819,6  1,705  998,65  0,003906 
6972,7  7397,6  1,69  998,65  0,004131 
6639,6  8211,4  1,85  998,65  0,003594 
7499,7  10736,2  1,88  998,65  0,003995 
6659,9  998,65  0,003059 
7454,5  998,65  0,003888 
5110  998,65  0,003790 
6721,8  998,65  0,002965 
7981,6  998,65  0,003223 
9531,9  998,65  0,003433 
6618,3  998,65  0,004276 
5986,1  998,65  0,007310 
5483,6  998,65  0,003867 
9582  998,65  0,003853 
7955,4  998,65  0,002984 
6250,5  998,65  0,006878 
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0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6  0,7 
CURVA DE ENERGIA a= 1,5 cm Y So= 1% 
0 
0,01 
0,02 
0,03 
0,04 
0,05 
0,06 
0,07 
0,08 
0  0,05  0,1  0,15  0,2  0,25  0,3  0,35  0,4 
E 
Y
3  1 
seno1  teta­seno teta 
0,51  0,73 0,023  0,03  0,96  0,319 
0,43  0,76 
0,41  0,77 0,033  0,05  0,95  0,265 
0,022  0,03  0,96  0,276 
0,030  0,04  0,95  0,237 
0,34  0,80 
0,36  0,79 
0,025  0,03  0,96  0,223 
0,31  0,81 
0,024  0,03 
0,032  0,04  0,95  0,204 
0,96  0,268 
0,24  0,84 
0,42  0,76 
0,034  0,05  0,95  0,160 
0,026  0,04  0,96  0,204  0,31  0,81 
0,81 
0,035  0,05  0,94  0,147  0,21  0,85 
0,04  0,96  0,202  0,30 
0,90 
0,025  0,03  0,96  0,155  0,23  0,84 
0,034  0,05  0,95  0,077  0,11 
0,026 
0,0167 
0,0167 
0,0185 
0,0185 
0,0200 
0,0200 
0,0220 
0,0220 
0,0167 
0,0167 
0,0185 
0,0185 
0,0200 
0,4075 
0,3804 
0,2753 
0,3587 
0,2582 
0,3102 
0,4803 
0,3573 
0,3587 
0,2975 
0,4480 
0,2955 
0,4533 
0,0529 
0,1107 
0,0441 
0,0622 
0,0470 
0,0614 
0,0382 
0,0516 
0,0356 
0,0334 
0,0311 
0,0325 
0,0285 
0,1344 
0,1344 
0,1378 
0,1378 
0,1309 
0,1309 
0,1458 
0,1458 
0,1194 
0,1194 
0,1432 
0,1432 
0,1091
0,69  0,67 0,024  0,03  0,96  0,416 
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0,46  0,75 
0,40  0,77 
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0,36  0,79 
0,024  0,03 
0,034  0,05  0,95  0,233 
0,96  0,290 
0,26  0,83 
0,46  0,75 
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0,46  0,75 
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0,59  0,70 
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0,96  0,227 
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0,35  0,79 
0,032  0,04  0,95  0,308  0,0200 
0,0220 
0,0220 
0,0167 
0,0167 
0,0185 
0,0185 
0,0200 
0,0200 
0,0220 
0,0220 
0,0167 
0,0167 
0,0185 
0,3300 
0,4981 
0,3928 
0,3930 
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0,4046 
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0,4182 
0,3632 
0,4890 
0,3421 
0,4444 
0,3237 
0,4138 
0,0297 
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0,0205 
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0,0294 
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0,0277 
0,0546 
0,0349 
0,0446 
0,0264 
0,0299 
0,0193 
0,1091 
0,1313 
0,1313 
0,1398 
0,1398 
0,1058 
0,1058 
0,1271 
0,1271 
0,1361 
0,1361 
0,1181 
0,1181 
0,1313
0,36  0,78 
0,020  0,03 
0,032  0,04  0,95  0,238 
0,96  0,422 
0,49  0,74 
0,70  0,66 
0,036  0,05  0,94  0,311 
0,75  0,65 0,022  0,03  0,96  0,443 
0,56  0,71 0,027  0,04  0,95  0,350  0,0185 
0,0200 
0,0200 
0,0220 
0,0220 
0,3662 
0,4772 
0,2894 
0,5845 
0,3653 
0,0237 
0,0225 
0,0436 
0,0193 
0,0293 
0,1313 
0,1250 
0,1250 
0,1586 
0,1586
0,7  0,8
2  3.1  3.2 
0,2908 
0,2958 
0,3233 
0,2891 
0,3184 
0,2908 
0,3237 
0,2949 
0,3278 
0,3091 
0,2796 
0,3203 
0,2857 
3,81E­05 
1,02E­04 
4,34E­05 
1,15E­04 
4,46E­05 
1,01E­04 
3,61E­05 
8,77E­05 
3,81E­05 
6,68E­05 
2,66E­05 
9,27E­05 
3,24E­05
0,3169 
0,2857 
0,3087 
0,2822 
0,3218 
0,2891 
0,3051 
0,2933 
0,3071 
0,2874 
0,3230 
0,2711 
0,3007 
0,2869 
8,39E­05 
3,24E­05 
6,60E­05 
4,12E­05 
2,90E­05 
9,68E­05 
3,37E­05 
2,00E­05 
5,18E­05 
6,30E­05 
3,42E­05 
9,99E­05 
3,61E­05 
5,93E­05
0,2987 
0,2809 
0,3308 
0,2711 
0,3161  8,21E­05 
4,87E­05 
2,78E­05 
2,00E­05 
1,24E­04
P  t  T  ρ  Q 
gr  seg  °C  Kg/m3  m3/seg 
2499,4  1,71  998,65  0,001464 
3203,3  1,78  998,65  0,001802 
2383,5  1,2  998,65  0,001989 
C 
0,00175  1,752 17 1
Q  Yo  Y1  Y2  So  T  a  A0  A1  A2  NF1  NF2  E0  E1  E2  Emin  Yc  ΔE  DE(%)  P 
lts/seg  mm  mm  mm  %  °C  mm  m2  m2  m2  m  m  m  m  m  m  W 
1  1,752  152,5  14,7  95,9  1  17  1,5  0,0107  0,0010  0,0067  4,48  0,27  0,154  0,162  0,099  0,05996  0,04  0,063  38,8  1,1 
2  1,752  122  18,8  99  1  17  2  0,0085  0,0013  0,0069  3,10  0,26  0,124  0,109  0,102  0,05996  0,04  0,007  6,3  0,1 
4  1,752  152  11,6  94,8  2  17  1,5  0,0106  0,0008  0,0066  6,40  0,27  0,153  0,249  0,098  0,05996  0,04  0,151  60,5  2,6 
5  1,752  112,5  16,8  84,9  2  17  2  0,0079  0,0012  0,0059  3,67  0,32  0,115  0,130  0,089  0,05996  0,04  0,041  31,2  0,7 
7  1,752  144  12,5  100  3  17  1,5  0,0101  0,0009  0,0070  5,72  0,25  0,146  0,217  0,103  0,05996  0,04  0,114  52,4  2,0 
8  1,752  120,9  16,2  98  3  17  2  0,0085  0,0011  0,0069  3,88  0,26  0,123  0,138  0,101  0,05996  0,04  0,037  26,5  0,6 
10  1,752  152  11,9  101,9  4  17  1,5  0,0106  0,0008  0,0071  6,16  0,25  0,153  0,237  0,105  0,05996  0,04  0,132  55,8  2,3 
11  1,752  113,6  16,1  91  4  17  2  0,0080  0,0011  0,0064  3,91  0,29  0,116  0,139  0,095  0,05996  0,04  0,044  31,9  0,8 
1,3 
1
q 
0,0006 
0,0006 
0,0006 
0,0006 
0,0006 
0,0006 
0,0006 
0,0006
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,068  0,439  0,072  0,492  0,094  0,582  0,092  0,704 
0,022  0,082  0,0229  0,085  0,0249  0,081  0,0111  0,094 
0,0112  0,431  0,0116  0,484  0,0116  0,553  0,0247  0,764  Y  E 
m  m 
0,068  0,439 
0,022  0,082 
0,0112  0,431 
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,047  0,236  0,048  0,283  0,073  0,347  0,065  0,397 
0,0217  0,082  0,0229  0,085  0,0249  0,081  0,0247  0,094 
0,014  0,232  0,0144  0,262  0,0140  0,328  0,0135  0,430 
Y 
m 
CURVA DE ENERGIA 
0,000 
0,020 
0,040 
0,060 
0,080 
0,100 
0,000  0,100  0,200  0,300  0,400  0,500  0,600  0,700  0,800  0,900 
E(m) 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4 
CURVA DE ENERGIA 
0,06 
0,08 
Q1 
Q2 
CURVA DE ENERGIA COMPARATIVA 
0,000 
0,020 
0,040 
0,060 
0,080 
0,000  0,100  0,200  0,300  0,400 
E (m) 
Y (m)
0,047 
0,0217 
0,014 
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,077  0,439  0,088  0,723  0,086  0,715  0,095  0,756 
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0,0112  0,431  0,0104  0,665  0,0108  0,681  0,0108  0,820 
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,058  0,307  0,056  0,324  0,066  0,376  0,069  0,476 
0,0235  0,07  0,0223  0,089  0,0282  0,067  0,0265  0,083 
0,0127  0,301  0,0137  0,299  0,0134  0,369  0,0127  0,516 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5 
E(m) 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6  0,7  0,8  0,9 
E(m) 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4 
CURVA DE ENERGIA COMPARATIVA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5 
E (m) 
Y(m)
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,081  0,514  0,088  0,592  0,093  0,739  0,102  0,730 
0,0211  0,085  0,0273  0,064  0,0254  0,078  0,0259  0,086 
0,0106  0,514  0,0111  0,545  0,0114  0,582  0,0110  0,791 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6 
E(m) 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,054  0,244  0,071  0,430  0,052  0,561  0,057  0,366 
0,0211  0,085  0,0273  0,064  0,0254  0,078  0,0259  0,086 
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Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,088  0,666  0,092  0,619  0,095  0,958  0,086  1,036 
0,0237  0,069  0,0236  0,080  0,0257  0,077  0,0233  0,105 
0,0097  0,654  0,0109  0,569  0,0105  0,753  0,0097  1,124 
0 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6  0,7  0,8  0,9 
E(m) 
CURVA  DE ENERGIA 
0 
0,01 
0,02 
0,03 
0,04 
0,05 
0,06 
0,07 
0,08 
0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6 
E(m) 
Y(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4
Y  E  Y  E  Y  E  Y  E 
m  m  m  m  m  m  m  m 
0,066  0,36  0,053  0,488  0,066  0,363  0,067  0,414 
0,0237  0,069  0,0236  0,080  0,0257  0,077  0,0233  0,105 
0,012  0,354  0,0119  0,449  0,0146  0,288  0,0133  0,449 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0  0,2  0,4  0,6  0,8 
E(m) 
Y(m) 
CURVA DE 
ENERGIA 0 
0,1 
0  0,5  1 
Y(m)  Q1 
Q2
ENERGIA 
0  0,5  1 
E(m) 
Q2 
Q3 
Q4
Y  E 
m  m 
0,058  0,307 
0,0235  0,07 
0,0127  0,301 
E  Y  E 
m  m  m 
CURVA DE ENERGIA COMPARATIVA0,400  0,500 
Serie1 
Serie2
0,236  0,077  0,439 
0,082  0,0235  0,07 
0,232  0,0112  0,431 
0,5 
Serie1 
Serie2
Q1 
Q2 
Q3 
Q4
Q1 
Q2 
Q3 
Q4
CURVA DE ENERGIA 
0,8  1  1,2 
E(m) 
Q1 
Q2 
Q3 
Q4
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,153  0,154 
0,040  0,059 
0,0147  0,162 
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,122  0,124 
0,04  0,059 
0,0188  0,119 
1 
2 
CURVA DE ENERGIA 
0,000 
0,050 
0,100 
0,150 
0,200 
0,000  0,020  0,040  0,060  0,080  0,100  0,120  0,140  0,160  0,180 
E (m) 
Y (m) 
CURVA DE ENERGIA 
0,08 
0,1 
0,12 
0,14
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,152  0,153 
0,04  0,059 
0,0116  0,16 
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,1125  0,115 
0,04  0,059 
0,0168  0,122 
3 
4 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14 
E (m) 
Y (m) 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
0,14 
0,16 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14  0,16  0,18 
E (m) 
Y(m)
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,144  0,146 
0,04  0,059 
0,0125  0,141 
5 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14 
E (m) 
Y (m) 
CURVA DE ENERGIA 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
0,14 
0,16 
Y (m)
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,1209  0,123 
0,04  0,059 
0,0162  0,131 
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,152  0,153 
0,04  0,059 
0,0119  0,147 
6 
7 
0 
0,02 
0,04 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14  0,16 
E (m) 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
0,14 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14 
E (m) 
Y (m)
PROFUNDIDAD  ENERGIA 
m  m 
0,1136  0,116 
0,04  0,059 
0,0161  0,124 
8 
CURVA DE ENERGIA 
0 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
0,14 
0,16 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14  0,16  0,18 
E (m) 
Y (m) 
CURVA DE ENERGIA 
0,02 
0,04 
0,06 
0,08 
0,1 
0,12 
Y (m)
0 
0,02 
0,04 
0  0,02  0,04  0,06  0,08  0,1  0,12  0,14 
E (m)
 53
 
4. TRABAJO INGENIERIL. 
 
4.1 RESALTO HIDRÁULICO EN CANAL SEMICIRCULAR. 
 
El problema del resalto hidráulico en un conducto de sección circular, ha sido 
tratado por Straub en canal horizontal y sin fricción, utilizando formulas 
aproximadas, y por Caric en canal inclinado y con fricción, empleando tablas y 
graficas. La razón de estas metodologías radica en que las formulas o ecuaciones 
correspondientes son difíciles de resolver por métodos analíticos. 
 
4.1.1 Notación. 
 
A = Sección mojada (m2) 
D = Diámetro del canal (m) 
E = Energía especifica (m) 
F = Fuerza especifica (m3) 
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2) 
n = Factor de rugosidad de Manning (1) 
NF = Número de Froude (1) 
P = Perímetro mojado (m) 
Q = Caudal (m3/s) 
Qo = Caudal a sección llena (m3/s) 
 54
R = Radio hidráulico (m) 
So = Pendiente longitudinal del canal (1) 
T = Ancho superior (m) 
V = Velocidad media del flujo en la sección (m/s) 
Y = Profundidad del flujo (m) 
Yo = Profundidad normal (m) 
YC = Profundidad critica (m) 
Y1 = Profundidad antes del salto (Y1 = Yo) (m) 
YZ = Profundidad después del salto (m) 
Z = Profundidad del centroide del área A (m) 
Θ = Ángulo al centro (red) 
Subíndice 1 = Referido a la sección antes del salto 
Subíndice 2 = Referido a la sección después del salto 
 
4.1.2 Flujo uniforme. 
 
Para el cálculo de la profundidad normal (profundidad antes del salto (Y0 = Y1)) y la 
velocidad media del flujo, se usara la fórmula de Manning, dada por: 
 
oSn
AR Q 
2/3
= , o en la forma So2/3
5/3
nP
A Q = , puesto que 
P
A R = 
 
 
 55
Para canal circular: 
 
( )θθ Sen−=
8
D A 
2
 y 
2
D P θ= 
 
Estas expresiones sustituidas en la fórmula de Manning, dan como resultado, 
para 1 θθ = : 
 
4.01
6.0
6.111r1
06.6
rr So
Qn
D
sen θθθ ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+=+ (1) 
 
Ecuación que se resuelve por iteraciones sucesivas 
 
La profundidad normal Yo = Y1, se halla con: 
 
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−=
2
cos1
2
Y 11
θD (2) 
 
El número de Froude en la sección 1 se calcula con: 
 
( )
2/1
3
11
1
5.21
223.7NF
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
θθ
θ
Sen
sen
D
Q (3) 
 56
4.1.3 Flujo critico. 
 
La condición general para que en cualquier canal se presente flujo crítico, es: 
 
c
c
T
A 32
g
Q
= ; Pero ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=
2
Dsen T θ . Al sustituir se obtiene: 
 
( )
g
Q
Dsen
sen
C
C
2
5
3
c 512
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
θ
θθ , (4) 
 
Ecuación que se resuelve por incrementos finitos de Cθ 
 
La profundidad crítica se calcula con: 
 
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−=
2
cos1
2
YC
CD θ (5) 
 
Fuerza especifica: Al suponer que la fuerza componente del peso del agua en la 
dirección del flujo contrarresta la fuerza de fricción en el lecho del canal, se puede 
considerar que antes y después del salto, la fuerza especifica es igual (F1 = F2). 
 
Su expresión es: 
 57
gA
QzA
2
F += (6) 
Como quiera que 
2
2
cos
12A
TZ
3 ⎟⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
θD
, al sustituir las expresiones de A y T, 
resulta: 
( )
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
2
cos2
3
4Z
3
θ
θθ
θ
sen
sen
D ; y al efectuar todas las sustituciones en la ecuación 
anterior se obtiene: 
 
1
2
1
3
3 1815.0
2
cos
23
4
16
F
XD
QXsenD ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=
θθ , (7) 
 
En donde θθ sen−=1X 
 
Luego se calcula F1 y se remplaza en la ecuación (6), considerando ahora la 
sección 2 (figura 3), en la cual: 
 
4
A
2
2
Dπ
= 
 
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −=
2
z 22
Dy 
 58
2
2
2
2
1
4
4
2F
Dg
Q
DDy
π
π
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
= , y entonces se obtiene: 
 
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−
Π
+=
2
122 13.0
4
2
y
D
QF
D
D (8) 
 
Ecuación que es valida si el conducto opera a presión aguas abajo del salto 
( )º360,y 22 => θD . En caso contrario ( )º360,y 22 << θD , se debe calcular 2θ con 
la expresión: 
 
5
2
3
1232 048,13
16
23
4
2
cos
D
Q
D
F
senZZ =⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ θθ (9) 
 
Donde Z = θ2 – sen θ2 
 
La ecuación (9) se resuelve con incrementos finitos de θ2. 
 
La correspondiente profundidad del flujo después del salto, es: 
 
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛−=
2
cos1
2
2
2
θDy (10) 
La energía E1 resulta de: 
 59
( )
2
11
211 262.3 ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+=
θθ senD
QyE (11) 
 
La energía que E2 se calcula con: 
 
( )
2
22
222 262.3 ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+=
θθ senD
QyE (12) 
 
Si y2<D, y con la fórmula: 
 
2
222 083.0 ⎟⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+=
D
QyE (13) 
 
Si y2>D. 
 
El porcentaje de energía disipada en el salto se obtiene: 
 
 ( )
1
21100(%)
E
EEDE −= (14) 
 
El caudal a sección llena vale: 
oo SDn
Q 3/8312.0= 
 60
4.1.4 Potencia del resalto 
 
La potencia que produce el resalto hidráulico se calcula por medio de la siguiente 
ecuación. 
 
.21** −Δ= EQP γ 
 
Donde 381.9 m
KN=γ 
 
4.2 CONSTRUCCIÓN DEL CANAL SEMICIRCULAR. 
 
Como primera medida en la construcción del canal se realizaron diferentes 
cotizaciones y de acuerdo a ellas se realizaron los primero bosquejos y diseños 
del canal. 
 
La construcción del canal circular se inicio con la compra de la lámina de acrílico 
donde a su vez se mando a doblar en forma semicircular, el diseño de los 
dobleces se establecieron según las características de la lámina, esta poseía unas 
dimensiones de 1.2 mts de ancho X 1.8 mts de largo y un espesor de 5 mm. así 
que para aprovechar toda la lámina de acrílico se dejo 26 cm. radio en el 
semicírculo y dos lados rectos de 20.5 cm. a lado y lado como se muestra en la 
fotografía. 
 61
 Fotografía 1. Acrílico. 
 
 
El tiempo que tardo la fábrica surtiacrílicos en entregar el acrílico fue 
aproximadamente de 8 días después de esto se adquirió una lámina de acero 
galvanizado de calibre 18 y se doblo en forma tal que fuera el soporte o cama del 
acrílico y al mismo tiempo este soporte sirvió para la colocación de los 4 pies del 
Canal. 
 
 Fotografía 2. Instalación hidráulica.Pies 
Soporte 
Lamina 
de 
acrílico 
 62
Los pies del canal se realizaron con un tubo rectangular metálico de dimensiones 
8 cm. X 4 cm. calibre 18 y 6 mts de largo los cuales se cortaron de 1.2 mts y se 
soldaron 2 de los pies de tal forma que le dieran movilidad en dirección vertical al 
canal y los dos restantes se le ensamblaron a los tubos metálicos de 80 cm. 
tornillo sin fin de 50 cm. y una pulgada de diámetro con el fin de simular diferentes 
pendientes al canal se tomo como referente el canal rectangular que se encuentra 
en el laboratorio hidráulica de la universidad de la salle. 
 
Los pies se reforzaron con tubos galvanizados PVC de una pulgada, con estos 
tubos se evitaron movimientos laterales del canal después se aplico anticorrosivo. 
 
 Fotografía 3. Tornillos sin fin. 
 
 
A todas las partes metálicas del canal y seguido a esto se mandaron a construir 
dos tanques uno de almacenamiento de agua y el otro para el control de salida de 
 63
la misma, los tanques se construyeron con lámina de acero de calibre 18 se les 
aplico anticorrosivo y luego se ensamblaron el los extremos del canal. 
 
Después de haber ensamblado todo el canal se le aplico pintura azul a las partes 
metálicas se le colocaron las mangueras y diferentes accesorios para las 
conexiones hidráulicas, se colocaron ángulos de 1 pulgada en la parte superior del 
acrílico para evitar deformaciones y ensanchamientos cuando el flujo del agua 
pase a través de esta, también se utilizo ángulo de 1/2 pulgada para acomodar los 
aparatos de medición ya existentes en el laboratorio como limnimetros, 
termómetros también tenían como fin acomodar la compuerta de salida y la 
compuerta que produce el resalto hidráulico las compuertas se realizaron en 
madera Triplex dándole la misma forma del canal por último se hicieron las 
conexiones de las mangueras a las bombas hidráulicas y se empezaron a realizar 
los ensayos. 
 
 Fotografía 4. Compuertas de control y aparatos de medición. 
 
 
 
 64
La construcción del canal tardo 5 meses ya que sus costos fueron un poco 
elevados y el proceso en muchas ocasiones se tuvo que detener. Se utilizaron 
diferentes herramientas y materiales los cuales se nombran a continuación: 
 
o HERRAMIENTAS. 
 
• Martillo 
• Desatornilladores 
• Taladro 
• Compresor 
• Brochas 
• Equipo de soldadura 
• Alicates 
• Dobladores de lámina 
 
o MATERIALES. 
 
• Acrílico y pegante para acrílico 
• Láminas de acero 
• Tubos rectangulares de 8 X 4 cm 
• Tubos PVC de pulgada 
• Ángulos metálicos 
 65
• Anticorrosivo 
• Pintura 
• Tornillos sin fin 
• Tuercas 
• Tornillos 
• Madera Triplex 
 
4.3 METODOLOGÍA PARA LA TOMA DE DATOS. 
 
Para determinar la toma de datos primero se tuvieron que realizar diferentes 
pruebas para determinar con certeza que el canal no presentara filtraciones y 
perdidas de energía adicionales diferentes a las que se esperaban en las pruebas 
finales que se iban a ejecutar. Además estas pruebas iniciales también sirvieron 
para encontrar la variación en la altura de las compuertas de control. 
 
Para el estudio del resalto hidráulico se tomaron en cuenta tres variables que 
fueron: el caudal (Q), la pendiente (So) y la abertura de la compuerta (a). Después 
de determinar estas variables se realizo el diseño de una tabla con la cual se 
recolectarían los datos necesarios para el estudio. 
 
Teniendo definidas las variables y la tabla de datos necesaria, se determino que la 
mejor forma de ejecutar los laboratorios era determinar cuatro caudales diferentes, 
 66
y variar la pendiente y la abertura de la compuerta de control. Así las condiciones 
hidráulicas eran iguales para cada para cada variable que en su momento se 
dejara constante para el estudio. 
 
Para determinar las alturas en las secciones del canal se tomaron tres datos en 
cada sección, con los cuales se realizaron promedios para tener un dato mas 
acertado de cada altura en las secciones correspondientes. 
 
4.4 ENSAYOS DE LABORATORIO EN EL CANAL SEMICIRCULAR. 
 
En los ensayos de laboratorio se deben tener en cuenta variables como la 
pendiente del canal, el caudal y la abertura de las compuertas, al realizar las 
pruebas en el canal se deben cambiar las tres variables para así tener una mayor 
cantidad de datos y así obtener mejores resultados. 
 
4.4.1 Calculo del caudal. 
 
Para este caso se utilizo la primera muestra de todos los datos, las cuales fueron 
tomadas bajo las siguientes condiciones: 
 
%1
17
.5.1
=
=
=
So
CT
cma
o 
 67
Donde, a es la apertura de la compuerta respecto al fondo del canal. 
 
Calculo del caudal a 17 °C 
 
365.998
.85,1
8,5596
m
Kr
segt
grP
=
=
=
ρ
 
V
P
=ρ 
3
3
0056,0
65,998
1000
8,5596
mV
m
Kr
Kr
V
PV
=
⎟
⎠
⎞⎜
⎝
⎛
=
=
ρ
 
 
LtsmQ
seg
mQ
t
VQ
029,3003029,0
85,1
0056,0
3
3
≅=
=
=
 
 
Este caudal se promedia con otros dos datos del caudal para tener un dato mas 
acertado por pendiente y abertura del caudal. 
 
 
 68
o Datos de entrada. 
 
Tabla 5. Toma de caudales por el método gravimetrico. 
P t t T ρ Q Q 
gr. seg. seg. °C Kg/m3 m3/seg. Lts/seg. 
5325,5 1,85 1,78 998,65 0,003029 
7641 1,9175 2,15 998,65 0,003530 
5345,1 1,8175 2,09 
17 
998,65 0,003231 
3,264 
7734,6 1,865 2,29 998,65 0,003578 
7552,6 1,8125 2,04 998,65 0,003724 
8807,3 1,9975 2,81 
17 
998,65 0,003546 
3,616 
8417,6 1,5 2,31 998,65 0,004078 
7865 1,26 1,79 998,65 0,004894 
8819,6 1,705 2,16 
17 
998,65 0,003906 
4,293 
7397,6 1,69 1,66 998,65 0,004131 
8211,4 1,85 2,06 998,65 0,003594 
10736,2 1,88 3,08 
17 
998,65 0,003995 
3,907 
 
 Tabla 6. Toma de alturas antes y después del resalto hidráulico del canal de sección semicircular. 
Q Yo Y1 Y2 So T a 
 
Lts/seg. mm mm mm % °C cm. 
74 11,4 39 1 17
67 11,3 41 1 171 3,264 
64 11 42 1 17
1,5 
51 13,7 24 1 17
47 14,4 26 1 17
1 
2 3,264 
42 13,9 24 1 17
2 
74 11,5 48 1 17
69 11,9 51 1 173 3,616 
73 11,3 50 1 17
1,5 
52 13,7 37 1 17
45 15,5 38 1 17
2 
4 3,616 
47 13,9 42 1 17
2 
98 11,9 50 1 17
92 11 52 1 175 3,907 
93 12 49 1 17
1,5 
75 12,9 33 1 17
73 15 44 1 17
3 
6 3,907 
71 14 48 1 17
2 
93 11 62 1 17
92 11,4 61 1 17
4 
7 4,293 
90 10,9 61 1 17
1,5 
 69
68 13,7 52 1 17
64 12,9 48 1 17
 
8 4,293 
63 14 50 1 17
2 
80 11 53 2 17
77 11,6 55 2 179 3,264 
73 11,1 52 2 17
1,5 
58 12,4 54 2 17
55 12,5 56 2 17
5 
10 3,264 
60 13,3 58 2 17
2 
90 9,9 66 2 17
88 10,7 66 2 1711 3,616 
85 10,5 57 2 17
1,5 
60 13,7 63 2 17
52 13,9 58 2 17
6 
12 3,616 
55 13,5 61 2 17
2 
90 10,6 70 2 17
84 10,9 66 2 1713 3,907 
85 11 75 2 17
1,5 
70 13,9 69 2 17
65 13,4 72 2 17
7 
14 3,907 
64 12,9 64 2 17
2 
98 10,6 55 2 17
96 10 55 2 1715 4,293 
90 11,9 52 2 17
1,5 
75 12,9 61 2 17
66 12,9 58 2 17
8 
16 4,293 
67 12,3 56 2 17
2 
84 11,6 76 3 17
76 11 79 3 1717 3,264 
82 9,1 80 3 17
1,5 
65 12,8 48 3 17
50 14,9 47 3 17
9 
18 3,264 
48 13,8 45 3 17
2 
93 11 65 3 17
87 11,2 68 3 1719 3,616 
85 11,1 63 3 17
1,5 
77 12,4 68 3 17
70 12,9 69 3 17
10 
20 3,616 
65 11,9 67 3 17
2 
94 10,5 75 3 17
89 10,9 69 3 1721 3,907 
96 12,9 72 3 17
1,5 
57 12,2 46 3 17
49 12,6 44 3 17
11 
22 3,907 
51 12,9 45 3 17
2 
12 23 4,293 107 10,2 69 3 17 1,5 
 70
101 10,9 62 3 17 
97 11,8 65 3 17
 
60 13,6 59 3 17
57 14 53 3 17
 
24 4,293 
53 14,2 53 3 17
2 
97 9 68 4 17
86 9,6 62 4 1725 3,264 
82 10,6 66 4 17
1,5 
70 12,9 60 4 17
67 11 60 4 17
13 
26 3,264 
62 12,2 60 4 17
2 
97 10,9 87 4 17
94 11,9 90 4 1727 3,616 
85 10 84 4 17
1,5 
65 12 73 4 17
50 11,9 75 4 17
14 
28 3,616 
45 11,7 79 4 17
2 
100 10 93 4 17
97 10,8 93 4 1729 3,907 
87 10,6 90 4 17
1,5 
75 14,6 63 4 17
64 14,9 80 4 17
15 
30 3,907 
60 14,4 64 4 17
2 
90 9,5 83 4 17
85 9,7 87 4 1731 4,293 
84 10 94 4 17
1,5 
74 13,1 62 4 17
69 13,3 56 4 17
16 
32 4,293 
57 13,6 51 4 17
2 
 
4.4.2 Calculo de la geometría