GUÍA HIDRÁULICA AMBIENTAL COMPLETA_ok

Vista previa del material en texto

GUÍAS DE
LABORATORIOS
Departamento de Laboratorios - Universidad de la Costa - Versión: 02
HIDRÁULICA AMBIENTAL
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL
INGENIERÍA AMBIENTAL
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
Tabla de Contenido 
 
Perdidas de Energía Por Fricción .................................................................................................... 6 
1. Introducción .............................................................................................................................. 7 
2. Objetivos ................................................................................................................................... 7 
3. Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 8 
4. Recursos .................................................................................................................................... 9 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................. 11 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 12 
7. Cuestionario ............................................................................................................................ 15 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 15 
Pre informe Experiencia 1. ................................................................................................... 16 
Perdidas Locales en Tuberías......................................................................................................... 18 
1. Introducción ............................................................................................................................ 19 
2. Objetivos ................................................................................................................................. 19 
3. Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 20 
4. Recursos .................................................................................................................................. 21 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................. 22 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 23 
7. Cuestionario ............................................................................................................................ 24 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 24 
Pre informe Experiencia 2. ................................................................................................... 25 
Energía en Canales Abiertos .......................................................................................................... 26 
1. Introducción ............................................................................................................................ 27 
2. Objetivos ................................................................................................................................. 28 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
3. Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 28 
4. Recursos .................................................................................................................................. 29 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................... 30 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 31 
7. Cuestionario ............................................................................................................................ 33 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 33 
Pre informe Experiencia 3. ................................................................................................... 34 
Resalto hidráulico ............................................................................................................................ 35 
1. Introducción ............................................................................................................................ 36 
2. Objetivos ................................................................................................................................. 37 
3. Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 38 
4. Recursos .................................................................................................................................. 39 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................... 40 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 41 
7. Cuestionario ............................................................................................................................ 43 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 43 
Pre informe Experiencia 4. ................................................................................................... 44 
Vertederos de Cresta Delgada ........................................................................................................ 45 
1. Introducción ............................................................................................................................ 46 
2. Objetivos ................................................................................................................................. 47 
3. Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 47 
4. Recursos .................................................................................................................................. 48 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................. 49 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 51 
7. Cuestionario ............................................................................................................................ 52 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 52 
Pre informe Experiencia 5. ................................................................................................... 53 
Vertederos de Cresta Ancha........................................................................................................... 54 
1. Introducción ............................................................................................................................... 55 
2. Objetivos ................................................................................................................................. 55 
3.Normativa de Seguridad ......................................................................................................... 56 
4. Recursos .................................................................................................................................. 57 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
5. Procedimiento Experimental ................................................................................................... 57 
6. Cálculos .................................................................................................................................. 58 
7. Cuestionario .......................................................................................................................... 59 
8. Pre-Informe ............................................................................................................................. 59 
Pre informe Experiencia 6. ................................................................................................... 60 
Referencias ....................................................................................................................................... 61 
Manual Para Presentación de Informe .......................................................................................... 62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GUÍAS DE LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
1 
GUÍAS DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA AMBIENTAL
 
La presente guía de laboratorio consta de todas las prácticas que se pretenden desarrollar a lo 
largo del curso de hidráulica ambiental. Cada guía cuenta con un preámbulo teórico el cual 
es complementario a la clase dictada por el profesor encargado, descripción de materiales, 
equipos e insumos a utilizar, procedimientos y cálculos a desarrollar. 
 
Una vez finalizada la práctica, y de acuerdo con las directrices del profesor, se deberá 
entregar un informe de laboratorio cuyo formato se encuentra al finalizar está guía. 
 
Para el ingreso al laboratorio, el estudiante debe ingresar con los elementos de protección 
personal exigidos desde la dirección de laboratorios. Así mismo, deberán traer los 
implementos y materiales que el profesor les solicite para la realización de alguna práctica. 
 
Cada práctica de laboratorio está diseñada como parte del desarrollo de las temáticas que se 
incluyen en el plan de asignatura. El listado de las prácticas que contiene esta guía por unidad 
es la siguiente: 
 
 
UNIDAD 1 
 PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
 PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
 
UNIDAD 2 
 ENERGÍA EN CANALES ABIERTOS 
 RESALTO HIDRÁULICO 
 
UNIDAD 3 
 VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
 VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Identificar los tipos de pérdidas 
de energía que se presentan en 
sistemas de tuberías con distintos 
tipos de flujo para comprender el 
diseño de los sistemas hidráulicos 
a presión. 
Calcula pérdidas por 
fricción y otro tipo de 
pérdidas que se presentan 
en sistemas de tuberías. 
 
 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
 1 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
2 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
 
 
• INTRODUCCIÓN 
 
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas 
de energía debido a la fricción que hay entre el fluido y la pared de la tubería; tales energías 
traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo 
(UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, 2020). 
 
En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto 
de investigaciones teórico - experimentales para llegar a soluciones satisfactorias de fácil 
aplicación. Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la 
clasificación inicial de los flujos laminar y turbulento (Sotelo Avila, 2012). Es importante 
observar que, tanto el flujo laminar como el turbulento, resultan propiamente de la viscosidad 
del fluido por lo que la pérdida de energía por fricción dependerá en gran medida de este 
rozamiento. 
 
 
 
 
• OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
Analizar la pérdida de energía que se da en sistemas hidráulicos por fricción. 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Reconocer los conceptos de pérdidas de energía en tuberías por fricción 
• Identificar las condiciones de flujo que afectan las pérdidas de energía 
• Estimar el factor de fricción que afecta la pérdida de carga 
 
 
 
 
 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
3 
• NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución, acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
 
PRECAUCIÓN: 
 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
 
 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
4 
• RECURSOS 
 
MATERIALES: N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
 
• Probeta 
• Cronómetro 
 
EQUIPOS: 
 
• Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Tuberías Armfield - F1-18 (Figura 1 y 
Figura 2) 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 (Figura 3) 
 
Figura 1: Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Tuberías Armfield - F1-18. Fuente: 
Autores 
Hay dos métodos para proveer agua a la tubería de prueba, para caudales altos la tubería de 
entrada se conecta directamente al abastecimiento del banco. Para caudales bajos la tubería 
de entrada es conectada a la salida de la base del tanque de carga constante y la entrada al 
tanque es conectada al abastecimiento del banco. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
5 
El equipo es montado verticalmente y es instrumentado usando dos manómetros.Un 
manómetro de agua sobre mercurio es usado para medir grandes diferenciales de presión y 
un manómetro de agua es usado para medir para medir pequeñas diferenciales de presión. 
Cuando no es usado uno de los dos manómetros puede ser aislado usando pinzas Hoffman. 
 
El flujo a través de la sección es regulado usando una válvula de control de flujo. En uso 
válvula debería estar de cara al tanque volumétrico. Una longitud corta de tubería flexible 
sujetada a la válvula prevendrá salpicaduras. 
 
Figura 2: Partes del Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Tuberías Armfield - F1-18. 
Fuente: (ARMFIELD, 2001) 
 
Figura 3: Banco hidráulico Armfield F1-10. Fuente: Autores 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
6 
• PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
• Prepare el banco de pruebas para realizar el experimento. 
• Verifique que, cuando la válvula de control se encuentre cerrada, la lectura de ambos 
manómetros se encuentre al mismo nivel. En caso, contrario, notifique al profesor y 
al auxiliar del laboratorio para realizar el ajuste (Ver Figura 4). 
 
Figura 4: Verificación del nivel de los manómetros Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en 
Tuberías Armfield - F1-18. Fuente: Autores 
• Encienda la motobomba. 
• Ajustamos el primer caudal y realizamos la lectura de las dos mediciones de los 
manómetros. Tenga en cuenta que los manómetros se encuentran en escala de 
milímetros 
• Mida el caudal utilizando el método volumétrico (utilice probeta). Este caudal se toma 
en la sección donde se encuentra la válvula de control de flujo (ver Figura 2). Este 
caudal se medirá dos veces para cada prueba. 
 
Nota: Se debe tener en cuenta que la válvula de control se encuentra al lado de la tubería de salida 
flexible desde el rebose del tanque y es posible que se genere confusión al respecto. Si tiene dudas 
consulte con el profesor. 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
7 
• Cambie el caudal utilizando la válvula de control de flujo y repita hasta que tenga, al 
menos, 10 lecturas con caudales diferentes. 
 
Nota: Dependiendo del número de estudiantes, equipos de trabajo y tiempo disponible para la práctica, 
es posible que la toma de datos se divida equitativamente en el número de equipos de trabajo. El(la) 
profesor(a) encargado(a) decidirá, de acuerdo con cada curso, la modalidad de trabajo. En caso de 
que se decida repartir la lectura de datos, el informe se deberá entregar con las lecturas de todos los 
equipos de trabajo alcanzando un mínimo de 10 lecturas. 
 
• Mida la temperatura del agua. 
 
RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
• CÁLCULOS 
 
El equipo cuenta con unas variables estándar (ARMFIELD, 2001): 
• Diámetro de la tubería de prueba, d=0,003 m 
• Longitud de la tubería, L = 0,50 m 
• Coeficiente de rugosidad, ε = 0,00003 m 
Para calcular las pérdidas de energía utilizaremos la siguiente ecuación: 
∆ℎ = ℎ1 − ℎ2 
Ecuación 1: pérdida de carga 
Donde: 
• h1 y h2 son las lecturas iniciales y finales de los manómetros 
• g es la aceleración de la gravedad que es igual a 9,8 m/s2 
Para determinar el factor de fricción experimental, partiremos de la siguiente ecuación: 
ℎ𝑓 = 𝑓 ×
𝐿
𝐷
×
𝑉2
2𝑔
 
Ecuación 2: Ecuación de Darcy-Weisbach 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
8 
En este experimento, ℎ𝑓 = ∆ℎ se mide directamente por un manómetro que se conecta a 
dos tomas de presión a una distancia L, V es la medida de velocidad determinada en 
función del caudal Q, por la ecuación de continuidad: 
𝑄 = 𝑉 × 𝐴 
→ 𝑉 =
𝑄
𝐴
 
Ecuación 3: Ecuación de continuidad 
Para determinar el caudal, utilizaremos la ecuación para flujo volumétrico: 
𝑄 =
∀
𝑡
 
Ecuación 4: Ecuación de flujo volumétrico 
Donde: 
∀= Volumen medido 
t= Tiempo de llenado de la probeta 
Para determinar el área A, utilizaremos la siguiente ecuación 
𝐴 = 𝜋 ×
𝐷2
4
 
Ecuación 5: Ecuación para el cálculo del área de una sección circular 
Donde 
D = Diámetro de la tubería 
Por lo que finalmente el factor de fricción se determinará despejando de la ecuación de 
Darcy-Weisbach: 
𝑓 =
2 × ∆ℎ × 𝐷 × 𝑔
𝐿 × 𝑉2
 
Ecuación 6: Ecuación de Darcy-Weisbach en función del factor de fricción, f 
Este valor de f, será nuestro valor experimental. 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
9 
Para determinar el número de Reynolds, utilizaremos la siguiente ecuación: 
𝑅𝑒 =
𝑉 × 𝐷
𝜗
 
Ecuación 7: Ecuación para el cálculo de número de Reynolds 
Donde, 𝜗 es la viscosidad cinemática la cual calcularemos con la siguiente ecuación: 
𝜗 =
1,78 × 10−6
1 + 0,0337 × 𝑇 + 0,00022 × 𝑇2
 
Ecuación 8: Ecuación para cálculo de la viscosidad cinemática del agua 
Donde T es la temperatura del agua medida en el laboratorio en grados Celsius. 
Para términos de la práctica, se despreciará el flujo transitorio y se considerarán las 
siguientes escalas: 
Re ≤ 2300 → Flujo laminar 
2300 < Re< 4000 → Flujo en transición 
Re ≥ 4000 → Flujo turbulento 
Para determinar el valor teórico de f, dependerá de si el flujo es laminar, en transición o 
turbulento: 
𝑓 =
64
𝑅𝑒
 
Ecuación 9: Ecuación para el cálculo del factor de fricción teórico para flujo laminar 
𝑓 = 0,316 × 𝑅𝑒−0,25 
Ecuación 10: Ecuación para el cálculo del factor de fricción teórico para flujo en transición y turbulento 
NOTA: El uso de cada ecuación dependerá de los resultados de número de Reynolds determinados por la 
Ecuación 7, así como sus escalas. 
Para calcular el error, utilizaremos la siguiente ecuación: 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
10 
 
%𝑒𝑟 = |
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
| × 100 
 
 
Ecuación 11: Ecuación para calcular error relativo porcentual 
• CUESTIONARIO 
 
• Realice el gráfico f VS Re en escala logarítmica. Este se debe realizar tanto con el 
valor teórico como con el experimental sobre la misma gráfica 
• Realice el gráfico Δh VS V en escala logarítmica 
• ¿Cómo la temperatura afecta la pérdida de energía por fricción en una tubería? 
 
• PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
11 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 1 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
 
 
FECHA: ________ CURSO: _________ GRUPO:______________ 
 
INTEGRANTES: 
 
 
Dimensiones del equipo: 
✓ Diámetro de la tubería de prueba, d=0,003 m 
✓ Longitud de la tubería, L = 0,50 m 
Coeficiente de rugosidad, ε = 0,00003 m 
 
Temperatura del agua: 
Tabla 1: Medición de caudal 
 
 MEDICIÓN 1 DE CAUDAL MEDICIÓN 2 DE CAUDAL 
Caudal 
promedio 
Volumen 
de agua, 
∀1 
Tiempo de 
llenado, t1 
Caudal, Q1 
Volumen de 
agua, ∀2 
Tiempo de 
llenado, t2 
Caudal, Q2 
UNIDAD 
LECTURA 1 
LECTURA 2 
LECTURA 3 
LECTURA 4 
LECTURA 5 
LECTURA 6 
LECTURA 7 
LECTURA 8 
LECTURA 9 
LECTURA 10 
LECTURA 11 
LECTURA 12 
LECTURA 13 
LECTURA 14 
LECTURA 15 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN 
EXPERIENCIA No 1 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
12 
Tabla 2: Lectura de manómetros 
 
 
ENSAYO 
LECTURA DE 
MANÓMETRO – 
h1 
LECTURA DE 
MANÓMETRO – 
h2 
PÉRDIDA DE 
CARGA, Δh 
UNIDAD 
ENSAYO 1ENSAYO 2 
ENSAYO 3 
ENSAYO 4 
ENSAYO 5 
ENSAYO 6 
ENSAYO 7 
ENSAYO 8 
ENSAYO 9 
ENSAYO 10 
ENSAYO 11 
ENSAYO 12 
ENSAYO 13 
ENSAYO 14 
ENSAYO 15 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Identificar los tipos de pérdidas 
de energía que se presentan en 
sistemas de tuberías con distintos 
tipos de flujo para comprender el 
diseño de los sistemas hidráulicos 
a presión. 
Reconoce los tipos y 
características de flujos y 
su implicación en los 
sistemas de tuberías. 
 
 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
 2 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
13 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
Las tuberías de conducción que se utilizan en la práctica están compuestas, generalmente, 
por tramos rectos y curvos para ajustarse a los accidentes topográficos del terreno, así como 
a los cambios que se presentan en la geometría de la sección y de los distintos dispositivos 
para el control de la descarga (válvulas y compuestas). Estos cambios originan pérdidas de 
energía, distintas a las de fricción, localizadas en el sitio mismo del cambio de geometría o 
de la alteración del flujo. Tal tipo de pérdida se conoce como pérdida local. Su magnitud se 
expresa como una fracción de las cargas de velocidad, inmediatamente aguas abajo del sitio 
donde se produce la pérdida (Sotelo Avila, 2012). 
 
La ecuación para determinar las pérdidas localizadas es la siguiente: 
 
ℎ𝐿=𝐾𝐿 ×
𝑉2
2𝑔
 
Ecuación 12: Pérdidas locales en sistemas de tuberías en función del coeficiente de pérdida 
KL representa el coeficiente de pérdidas que depende del tipo de pérdida que se tate, el 
número de Reynolds y la rugosidad de la sección (Sotelo Avila, 2012). 
2. OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
• Analizar las distintas pérdidas de energía que se dan en sistemas hidráulicos locales 
y acodamiento 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Reconocer los conceptos de pérdidas locales en tuberías. 
• Estimar el coeficiente de pérdida local para cada accesorio. 
• Determinar la pérdida de energía para cada accesorio 
 
 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
14 
 
3. NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución, acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
 
PRECAUCIÓN: 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
 
 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
15 
4. RECURSOS 
 
MATERIALES: N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
 
• Probeta 
• Cronómetro 
 
EQUIPOS: 
 
• Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Acodamientos Armfield - F1-22 (Figura 
5 y Figura 6) 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 (Figura 3) 
 
 
Figura 5: Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Acodamientos Armfield - F1-22. Fuente: 
Autores 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
16 
 
Figura 6: Partes del Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en Acodamientos Armfield - F1-22. 
Fuente: (ARMFIELD, 2012) 
5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
• Prepare el banco de pruebas para realizar el experimento. 
• Verifique que, cuando la válvula de control se encuentre cerrada, la lectura de ambos 
manómetros se encuentre al mismo nivel. En caso, contrario, notifique al profesor y 
al auxiliar del laboratorio para realizar el ajuste. 
 
 
Figura 7: Verificación de nivel de los manómetros Equipo para estudio de Pérdidas de Carga en 
Acodamientos Armfield - F1-22. Fuente: Autores 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
17 
• Verifique que la válvula de compuerta del equipo esté abierta. 
• Encienda el banco y coloque un caudal. 
• Registre las lecturas de altura de todos los manómetros 
• La medición del caudal se realiza desde el tanque volumétrico. Esto se hace cerrando 
la válvula de bola y tomado el tiempo con un cronómetro de llenado. En caso de que 
no sea posible realizarla por este método, se realizará utilizando el método 
volumétrico, colocando la probeta en la sección de salida de equipo. 
• Mida la temperatura del agua. 
 
RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
6. CÁLCULOS 
 
El equipo cuenta con unas variables estándar (ARMFIELD, 2012): 
• Diámetro de la tubería antes y después de expansión, d=0,0183 m 
• Diámetro de la tubería en expansión, d=0,0240 m 
 
Para calcular la pérdida de carga de cada accesorio, se utilizará la siguiente ecuación: 
 
∆ℎ = ℎ1 − ℎ2 
Ecuación 13: cálculo de la pérdida de carga de cada accesorio 
Donde h1 y h2 son las lecturas de los manómetros de cada accesorio. 
 
Para calcular el valor del coeficiente K, utilizaremos la siguiente ecuación, la cual es una 
variación de la Ecuación 12: Pérdidas locales en sistemas de tuberías en función del coeficiente de pérdida: 
𝐾 =
∆ℎ
𝑉2 2𝑔⁄
 
Ecuación 14: Determinación experimental del coeficiente de pérdidas locales por accesorio 
Donde: 
• ∆ℎ = pérdida de carga generada por cada accesorio 
• V = velocidad del flujo 
• g es la aceleración de la gravedad 
Para determinar la velocidad, utilizamos la Ecuación 3: Ecuación de continuidad 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
18 
Para determinar el caudal, utilizaremos la Ecuación 4: Ecuación de flujo volumétrico 
Para determinar el área A, utilizaremos la Ecuación 5: Ecuación para el cálculo del área de una sección 
circular 
NOTA: Tenga en cuenta las especificaciones del equipo para el cálculo debido a que en algunas 
secciones el diámetro es diferente. 
Para determinar el número de Reynolds, utilizaremos la Ecuación 7: Ecuación para el cálculo de 
número de ReynoldsPara calcular la viscosidad cinemática 𝜗, utilizaremos la Ecuación 8: Ecuación para cálculo de la 
viscosidad cinemática del agua 
Las escalas que se tendrán en cuenta para la clasificación del flujo serán: 
• Re ≤ 2300 → Flujo laminar 
• 2300 < Re < 4000 → Flujo en transición 
• Re ≤ 4000 → Flujo turbulento 
NOTA: Si bien a cada equipo se le asignó un caudal para la realización de la práctica, en la 
presentación de resultados, cálculos, análisis y cuestionario se deben incluir los resultados de todos los 
equipos. 
7. CUESTIONARIO 
 
• Grafique la pérdida de energía (∆h) contra carga dinámica (𝑉2 2𝑔⁄ ). Esto se realiza para 
cada accesorio y para cada valor de carga dinámica calculado en una sola gráfica. 
• Grafique K contra Q. Esto se realiza para cada accesorio y para cada caudal utilizada en 
1 sola gráfica 
• ¿Cómo afecta la velocidad del flujo la pérdida de carga generada por cada accesorio? 
• Investigue como afecta el cambio de velocidad la pérdida de carga en los accesorios 
contracción y expansión 
 
8. PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
EXPERIENCIA No 2 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
19 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 2 
PÉRDIDAS LOCALES EN TUBERÍAS 
 
FECHA: 
CURSO: 
GRUPO: 
INTEGRANTES: 
 
 
Dimensiones del equipo: 
• Diámetro de la tubería antes y después de expansión, d=0,0183 m 
• Diámetro de la tubería en expansión, d=0,0240 m 
Temperatura del agua: 
 
Tabla 1: Medición de caudal Tabla 2: Áreas y velocidades por diámetro 
 
Tabla 3: Lectura de manómetro 
 
 
 Volumen 
de agua, ∀ 
Tiempo de 
llenado, t 
Caudal, 
Q* 
UNIDAD 
Medición 1 
Medición 2 
PROMEDIO 
 
ÁREA, A 
VELOCIDAD, 
V 
PÉRDIDA 
DE 
VELOCIDAD 
V𝟐/𝟐𝒈 UNIDAD 
Diámetro 1 
 
Diámetro 2 
 
INSTALACIÓN 
MANÓMETRO 
 𝒉𝟏 
MANÓMETRO 
𝒉𝟐 
PÉRDIDA DE 
CABEZA 
Δ𝒉=𝒉𝟏−𝒉𝟐 
Coeficiente 
de pérdida, 
K 
UNIDAD 
CURVA LARGA 
EXPANSIÓN 
CONTRACCIÓN 
CODO 90° LARGO 
CODO 90° CORTO 
MITRE 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Reconocer los sistemas de canales 
abiertos para comprender el 
comportamiento de los distintos 
flujos y pérdidas de carga en 
sistemas que operen bajo estas 
condiciones. 
Identifica los distintos tipos 
de canales, así como las 
variables relacionadas con 
la energía de estos. 
 
 
ENERGÍA EN CANALES ABIERTOS 
 3 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
20 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
ENERGÍA EN CANALES ABIERTOS 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
La energía específica en una sección de un canal se define como la energía en cualquier 
sección de este con respecto al fondo. Lo anterior indica que la energía específica es igual a 
la suma de la profundidad del agua más la altura de la velocidad (Chow, 1994). 
 
 
Figura 8: Comportamiento de la energía en un canal abierto utilizando una compuerta. Fuente: 
Adaptado de (GHAWI, 2017) 
 
Cuando la profundidad del flujo se grafica contra la energía específica para una sección de 
un canal y un caudal determinados, se obtiene una curva de energía específica (Chow, 1994). 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
21 
 
Figura 9: Gráfico de energía específica de un canal. Fuente: (Chow, 1994) 
2. OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVÓ GENERAL 
 
Analizar el comportamiento de la energía específica del flujo en un canal 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Construir la curva de energía para diferentes caudales 
• Determinar la altura critica del sistema 
• Estimar las variaciones de energía en el sistema 
 
3. NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución, acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
22 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
 
PRECAUCIÓN: 
 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
 
4. RECURSOS 
 
MATERIALES: N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
• Cronómetro 
• Vernier o pie de rey 
• Regla graduada 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
23 
EQUIPOS: 
 
• Canal hidráulico abierto multipropósito y accesorios básicos C4-MkII-2.5M-10 
• Limnímetros 
• Caudalímetro 
• Compuerta hidráulica plana de izado vertical 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 (Figura 3) 
 
 
Figura 10: Montaje práctica 3. Fuente: Autores 
5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
• Abra la válvula de control del flujo del banco hidráulico y deje fijo un caudal. 
• Coloque el modelo de compuerta ajustable, aproximadamente a la mitad de la lámina 
de agua. Mida la altura de la abertura de la compuerta con ayuda del limnímetro. 
• Para la toma del caudal, tome la lectura del caudalímetro ubicado en el canal. 
• En caso de que el caudalímetro no esté funcionando, tome la lectura utilizando el 
tanque del banco o por método volumétrico en la descarga que realiza el canal 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
24 
• Utilice el vernier o pie de rey para medir el ancho del canal. Mida el ancho del canal 
en una sección antes de la compuerta y en otra sección después de la compuerta. El 
ancho que se usará en el cálculo será el promedio de estos. 
• Tome la altura de la lámina de agua antes de la compuerta (y0) y después de la 
compuerta (luego del resalto; y1) con ayuda de los limnímetros. En caso de que no se 
encuentren los limnímetros, utilice una regla graduada. Utilice la Figura 8 como 
referencia. 
• Repita los pasos anteriores para 3 aberturas de compuerta adicionales distintas. 
 
RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
6. CÁLCULOS 
 
Para determinar la velocidad, utilizamos Ecuación 3: Ecuación de continuidad 
 
La velocidad indicada en la Ecuación 3, se debe calcularantes de la compuerta (V0, utilizando 
A0) y después de la compuerta (V1, utilizando A1). 
 
Para calcular el área mojada, se utiliza la ecuación para el cálculo del área del rectángulo: 
 
𝐴 = 𝑏 × 𝑦 
Ecuación 15: Ecuación para el cálculo del área de un canal rectangular 
Donde: 
• b = ancho promedio del canal 
• y = profundidad de la lámina de agua. Esta depende de si se mide antes o después de 
la compuerta 
 
Esta área se debe calcular antes de la compuerta (A0, utilizando y0) y después de la compuerta 
(A1 utilizando y1). 
 
Para determinar la energía del canal, utilizaremos la siguiente ecuación: 
 
𝐸 = 𝑦 +
𝑉2
2𝑔
 
Ecuación 16: Ecuación de energía en canales abiertos 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
25 
Esta ecuación se debe utilizara para calcular la energía antes de la compuerta (E0 utilizando 
y0 y V0) y la energía después de la compuerta (E1 utilizando y1 y V1) 
 
Para calcular el número de Froude, utilizaremos la siguiente ecuación: 
 
𝐹𝑟 =
𝑉
√𝐷𝑔
 
Ecuación 17: Ecuación del Número de Froude 
Donde: 
• D = profundidad hidráulica 
• g = aceleración de la gravedad 
 
La profundidad hidráulica para canales rectangulares es igual a la profundidad de la lámina 
de agua, y. 
 
Este número de Froude se debe calcular para antes de la compuerta (usando V0 y y0) y después 
de la compuerta (usando V1 y y1). 
 
Para calcular el valor de profundidad crítica y de energía crítica del canal, utilizaremos las 
siguientes ecuaciones: 
 
𝑦𝑐 = √
𝑄2
𝑔 × 𝑏2
3
 
Ecuación 18: Profundidad crítica para canales rectangulares 
𝐸𝑐 = 𝐸𝑚𝑖𝑛 = 
3
2
𝑦𝑐 
Ecuación 19: Energía crítica para canales rectangulares 
• Ec= Energía específica mínima 
• yc= Profundidad crítica 
• Q= caudal 
• g= aceleración de la gravedad 
• b= Ancho promedio del canal 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
26 
7. CUESTIONARIO 
 
• Realice la curva de energía para cada caudal y para cada valor E0, Ec y E1 (organizar 
los datos en este orden). Estas curvas se deben presentar en un solo gráfico. 
• ¿Por qué es importante reconocer el comportamiento de la energía a la hora de diseñar 
canales? 
• Explique los fenómenos de erosión y sedimentación y su relación con la energía de 
los canales abiertos 
• ¿Cómo la profundidad crítica yc puede verse afectada por el caudal Q? 
 
8. PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 3 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
27 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 3 
ENERGÍA EN CANALES ABIERTOS 
 
FECHA 
CURSO: 
GRUPO: 
INTEGRANTES: 
 
 
Tabla 1: lectura de ancho de canal: 
 
UNIDAD MEDICIÓN 1 MEDICIÓN 2 PROMEDIO 
Ancho del Canal, b 
 
Tabla 2: Medición de caudal: 
 
UNIDAD MEDICIÓN 1 MEDICIÓN 2 
PROMEDIO Volumen de agua, ∀ 
Tiempo de llenado, t 
Caudal, Q* 
*En caso de que la medición del caudal se realice con el caudalímetro, solo tome la lectura y anótela en 
“promedio 
 
Tabla 3: Lecturas de lámina de agua para cada abertura de compuerta 
 
 
Altura de la compuerta - 
yg 
Altura de lámina 
de agua antes de la 
compuerta, y0 
Altura de lámina 
de agua después 
de la compuerta, 
y1 
UNIDAD 
LECTURA 1 
 
LECTURA 2 
 
LECTURA 3 
 
LECTURA 4 
 
 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Reconocer los sistemas de canales 
abiertos para comprender el 
comportamiento de los distintos 
flujos y pérdidas de carga en 
sistemas que operen bajo estas 
condiciones. 
Reconoce los fenómenos 
que afectan flujos que se 
dan en los canales abiertos. 
 
 
RESALTO HIDRÁULICO 
 4 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
28 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
En los canales abiertos a menudo ocurren cambios en el estado de flujo subcrítico a 
supercrítico y viceversa. Tales cambios se manifiestan con un correspondiente cambio en la 
profundidad del flujo de una profundidad baja a una profundidad alta y viceversa. Si el 
cambio ocurre con rapidez a lo largo de una distancia relativamente corta, el flujo es 
rápidamente variado y se conoce como fenómeno local siendo el resalto hidráulico uno de 
esos fenómenos locales (Chow, 1994). 
 
Cuando el cambio rápido en la profundidad del flujo es desde un nivel bajo a un nivel alto, a 
menudo el resultado es una subida abrupta de la superficie del agua. A esto llamamos resalto 
hidráulico. Ocurre con frecuencia en un canal por debajo de una compuerta deslizante de 
regulación, en la parte de aguas debajo de un vertedero o en el sitio donde un canal con alta 
pendiente se vuelve casi horizontal de manera súbita (Chow, 1994). 
 
 
Figura 11: Resalto hidráulico generado utilizando una compuerta y cambio de fondo. Fuente: 
Adaptado de (GHAWI, 2017) 
El resalto hidráulico se puede clasificar dependiendo del valor del número de Froude en la 
sección antes del resalto (Supercrítico) (Chow, 1994), como se presenta en la siguiente figura: 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
29 
 
Figura 12: Clasificación de los resaltos hidráulicos. Fuente: Adaptado de (Chow, 1994) 
 
2. OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
 
Analizar de manera experimental las características del resalto hidráulico producido por el 
flujo de agua por debajo de una compuerta. 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Identificar las variables que intervienen en los cambios producidos por el resalto 
hidráulico 
• Estimar las condiciones de momentum antes y después del resalto hidráulico en función 
de la abertura de la compuerta 
• Determinar la variación de energía que se presenta en el canal debido al resalto hidráulico 
 
 
 
 
Número de Froude, Fr Tipo de resalto hidráulico Característica del resalto 
hidráulico 
Esquema 
Fr < 1,0 No se forma La corriente es subcrítica y 
seguirá siendo subcrítica 
 
Fr = 1,0 No se forma El flujo es crítico y no se 
presentan condiciones para 
formación de un RH 
 
1 < Fr ≤ 1,7 Ondular 
La superficie libre presenta 
ondulaciones. La disipación de 
energía baja, menor a 5% 
 
1,7 < Fr ≤ 2,5 Débil Se generan muchos rodillos de 
agua en la superficie del resalto, 
seguidos de una superficie 
suave y estable aguas abajo. La 
energía disipada es del 5% al 
15%. 
 
2,5 < Fr ≤ 4,5 Oscilante Presenta un chorro intermitente 
sin ninguna periodicidad, que 
parte desde el fondo y se 
manifiesta hasta la superficie, y 
retrocede nuevamente. Cada 
oscilación produce una gran 
onda que pueda viajar largas 
distancias. La disipación de 
energía es del 15% al 45% 
 
4,5 < Fr ≤ 9,0 Estable Su acción y posición son poco 
variables y presenta el mejor 
comportamiento. La energía 
disipada en este resalto puede 
estar entre 45% y 70% 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
30 
3. NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución,acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
 
PRECAUCIÓN: 
 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
 
 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
31 
4. RECURSOS 
 
MATERIALES: N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
• Cronómetro 
• Vernier o pie de rey 
• Regla graduada 
 
EQUIPOS: 
 
• Canal hidráulico abierto multipropósito y accesorios básicos C4-MkII-2.5M-10 
• Limnímetros 
• Caudalímetro 
• Compuerta hidráulica plana de izado vertical 
• Accesorios de vertedero para el canal 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 (Figura 3) 
 
 
Figura 13: Montaje práctica 4. Fuente: Autores 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
32 
5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
• Coloque el modelo de compuerta ajustable y deje una abertura. Mida la altura de la 
abertura de la compuerta. Adicionalmente, coloque un desnivel al final del canal 
(accesorio de vertedero para canal). 
• Abra la válvula de control del flujo en el banco hidráulico y deje fijo un caudal. 
• Evidencie inicialmente la formación del resalto hidráulico (). 
 
Figura 14: Formación del resalto hidráulico. Fuente: Autores 
• Para la toma del caudal, tome la lectura del caudalímetro 
• En caso de que el caudalímetro no esté funcionando, tome la lectura utilizando el 
tanque del banco o por método volumétrico 
• Tome las medidas de y1 y y3 utilizando los limnímetros. En caso de que no se 
encuentren los limnímetros, utilice una regla graduada. Utilice como guía la figura 1. 
• Utilice la regla graduada para medir la longitud del resalto hidráulico. Tenga en 
cuenta que este tiende a oscilar un poco durante la medición 
• Utilice el vernier o pie de rey para medir el ancho del canal. Mida el ancho del canal 
en una sección antes del resalto y en otra sección después del resalto. El ancho que se 
usará en el cálculo será el promedio de estos. 
• Repita los pasos anteriores para 3 aberturas más de compuerta distintas. 
 
RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
33 
6. CÁLCULOS 
 
Para determinar la velocidad, utilizamos Ecuación 3: Ecuación de continuidad 
 
Esta velocidad se debe calcular V1 y V3 utilizando los valores de A1 y A3. 
 
Para calcular el área mojada, utilizaremos la Ecuación 15: Ecuación para el cálculo del área de un 
canal rectangular 
 
Esta área se debe calcular A1, utilizando y1) A3 utilizando y3. 
 
Para calcular el valor teórico de la relación de profundidades y3/y1, se utiliza la siguiente 
ecuación: 
 
y3
y1
=
1
2
(√1 + 8𝐹𝑟
2 − 1) 
Ecuación 20: Relación teórica entre profundidades de un resalto hidráulico 
El número de Froude a utilizar aquí es el calculado con y1. 
 
Para determinar la energía del canal, utilizaremos la siguiente ecuación: 
 
𝐸 = 𝑦 +
𝑉2
2𝑔
 
Ecuación 21: Ecuación de energía en canales abiertos 
Esta ecuación se debe utilizara para calcular la energía antes de la compuerta (E1 utilizando 
y1 y V1) y la energía después de la compuerta (E3 utilizando y3 y V3) 
 
Para calcular y2 teórico, se debe realizar el balance de energía: 
 
𝐸1 = 𝐸2 
𝑦1 +
𝑉21
2𝑔
= 𝑦2 +
𝑉22
2𝑔
 
𝑦1 +
𝑄2
2𝑔𝐴21
= 𝑦2 +
𝑄2
2𝑔𝐴22
 
Ecuación 22: Ecuación de balance de energía para calcular el valor teórico de y2 
NOTA: La ecuación cúbica que se forma, puede ser resuelta por cualquier método algebraico 
y debe ser incluida la explicación del procedimiento y cálculo utilizado en el informe. 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
34 
El valor de y2, de los 3 resultados posibles, es el que se acerca más a yc. 
 
Para calcular yc, utilizaremos la Ecuación 18: Profundidad crítica para canales rectangulares: 
 
Para calcular el valor teórico de y3 utilizaremos la siguiente ecuación: 
 
y3 = y2 (
√1 + 8𝐹𝑟
2 − 1
2
) 
Ecuación 23: Ecuación para determinar el valor teórico de la profundidad y3 
 
Para calcular el número de Froude, utilizaremos la Ecuación 17: Ecuación del Número de Froude 
 
El número de Froude a utilizar aquí es el calculado con y2. 
 
La profundidad hidráulica para canales rectangulares es igual a la profundidad de la lámina 
de agua, y. 
 
Para calcular la pérdida de energía debido al resalto ΔH, se utiliza la siguiente ecuación: 
ΔH =
(y3 − y1)
3
4y3y1
 
Ecuación 24: Ecuación para calcular la pérdida de energía debido al resalto 
El valor teórico de la longitud del resalto hidráulico se realizará de dos formas: 
𝐿𝑅𝐻 = 4,5 × y𝑐 
Ecuación 25: Ecuación de Bakhmeteff para calcular la longitud teórica del resalto hidráulico 
𝐿𝑅𝐻
y𝑐
= 18 − 20
y1
y𝑐
 
Ecuación 26: Ecuación de F.J. Domínguez para calcular la longitud teórica del resalto hidráulico 
 
Para calcular el error tanto de y3 como de la relación y3/y1 y LRH (para las dos ecuaciones 
utilizadas), utilizaremos la Ecuación 11: Ecuación para calcular error relativo porcentual 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
35 
7. CUESTIONARIO 
 
• Grafique 𝐹r 𝑣𝑠 𝑦3/𝑦1 experimental. 
• Clasifique los número de Froude de cada ensayo y de cada altura según la figura 2. 
• ¿Qué significancia tiene la relación ΔH/𝐸1? 
• ¿A qué se debe la discrepancia entre los valores teóricos y experimentales de LRH? 
• ¿Qué relación existe entre LRH y Fr? 
• ¿Qué tipo de problemas podría causar un resalto hidráulico en canales naturales y 
artificiales, y cómo se podrían solucionar éstos? 
• Explique como un resalto hidráulico puede disipar la energía de un canal 
• Explique como el resalto hidráulico es utilizado en alguna de las etapas de los 
sistemas de tratamiento de aguas 
 
8. PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
RESALTO HIDRÁULICO 
EXPERIENCIA No 4 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
36 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 4 
RESALTO HIDRÁULICO 
 
FECHA DE REALIZACIÓN DE LA EXPERIENCIA: 
GRUPO: 
INTEGRANTES: 
 
 
Tabla 1: lectura de ancho de canal: Tabla 2: Medición de caudal:
 *En caso de que la medición del caudal se realice 
con el caudalímetro, solo tome la lectura y anótela 
en “promedio” 
 
 
Tabla 3: Lecturas de lámina de agua para cada abertura de compuerta 
 
 
 
 
 
 
 
 Volumen 
de agua, 
∀ 
Tiempo de 
llenado, t 
Caudal, 
Q* 
UNIDAD 
Medición 1 
Medición 2 
PROMEDIO 
 
Ancho del canal, b 
UNIDAD 
Medición 1 
Medición 2 
PROMEDIO 
 
Abertura de lacompuerta – Yg 
Altura lámina 
de agua antes 
del resalto Y1 
Altura lámina 
de agua 
después del 
resalto Y3 
Longitud del 
resalto hidráulico 
experimental – 
LRH 
UNIDAD 
LECTURA 1 
 
LECTURA 2 
 
LECTURA 3 
 
LECTURA 4 
 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Entender las diferentes 
estructuras utilizadas en la 
medición de flujos de fluidos para 
comprender los principios del 
Monitoreo. 
Aplica los conocimientos 
adquiridos para formular 
propuestas de diseño de 
estructuras hidráulicas, 
estableciendo su validez o 
pertinencia como solución 
a un problema relacionado 
con el agua. 
 
 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
 5 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
37 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
Los vertederos son elementos complejos e importantes que se utilizan en sistemas de 
distribución de agua, en saneamientos, en sistemas de evacuación de aguas residuales y en 
sistemas de control de aguas pluviales y permiten controlar el nivel en embalses, canales y 
depósitos, también permiten derivar caudales y elevar el nivel de agua (NGAMALIEU 
NENGOUE, 2015). 
 
Cuando la descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cual forma, pero con arista aguda, 
el vertedero se considera de pared delgada (Sotelo Avila, 2012). 
 
Figura 15: Montaje experimental vertedero pared delgada a) Con aireación b) sin aireación. 
Fuente: Adaptado de (Marbello Pérez, 2005) 
• Lámina de agua (y0): Espesor de la lámina de agua, aguas arriba del vertedero 
• Umbral del vertedero (P): es la altura del vertedero desde su base hasta el punto más 
bajo de salida de agua. 
• Longitud o ancho del vertedero (b): Es la longitud perpendicular del vertedero con 
respecto al flujo. Puede ser igual en algunos casos al ancho del canal de acceso. 
• Carga (H): Es la altura alcanzada por el agua a partir de la cresta del vertedero. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
38 
 
2. OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
Analizar el comportamiento de un vertedero de cresta delgada 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Determinar la diferencia en el flujo sobre un vertedero de cresta delgada cuando existe 
aireación y cuando no existe aireación 
• Calcular la energía en el vertedero de cresta delgada cuando existe aireación y cuando 
no existe aireación 
• Estimar el coeficiente de descarga para el vertedero de cresta delgada cuando existe 
aireación y cuando no existe aireación 
 
3. NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución, acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
39 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
PRECAUCIÓN: 
 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
4. RECURSOS 
 
MATERIALES: 
N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
• Cronómetro 
• Vernier 
• Regla graduada 
 
EQUIPOS: 
 
• Canal hidráulico abierto multipropósito y accesorios básicos C4-MkII-2.5M-10 
• Limnímetros 
• Caudalímetro 
• Vertedero cresta delgada para el canal 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 (Figura 3) 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
40 
 
Figura 16: Montaje práctica 5 con aireación. Fuente: Autores 
 
 
Figura 17: Montaje práctica 5 sin aireación. Fuente: Autores 
 
5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
• Coloque el vertedero cresta delgada en el canal. En caso de que exista filtración, 
puede usar plastilina para sellar completamente el vertedero. 
• Utilice el vernier o pie de rey para medir el ancho del canal. Mida el ancho del canal 
en una sección antes del vertedero y en otra sección después del vertedero. El ancho 
que se usará en el cálculo será el promedio de estos. 
• Tome la altura del vertedero (P) utilizando un limnímetro calibrado al fondo del canal. 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
41 
Parte a: 
• Abra la válvula de control del flujo poco a poco hasta que el vertedero quede 
totalmente sumergido y deje fijo un caudal. 
• Utilice el tubo de aire para airear el vertedero. 
• Para la toma del caudal experimental, tome la lectura del caudalímetro 
• En caso de que el caudalímetro no esté funcionando, tome la lectura utilizando el 
tanque del banco o por método volumétrico 
• Con el limnímetro calibrado al fondo del canal, mida la lámina de agua y0. Ver 
• Cambie el caudal y repita hasta obtener, como mínimo, 4 lecturas diferentes. Para 
cada lectura, debe verificar que el vertedero se encuentre aireado. 
 
 
Parte b: 
• Abra la válvula de control del flujo poco a poco hasta que el vertedero quede 
totalmente sumergido y deje fijo un caudal. 
 
IMPORTANTE: Verifique que la pared del vertedero se encuentre totalmente sumergida y 
que no tenga burbujas de aire (ver ) 
 
• Para la toma del caudal experimental, tome la lectura del caudalímetro 
• En caso de que el caudalímetro no esté funcionando, tome la lectura utilizando el 
tanque del banco o por método volumétrico 
• Tome la altura del vertedero (P) utilizando un limnímetro calibrado al fondo del canal. 
• Con el limnímetro calibrado al fondo del canal, mira la lámina de agua y0. 
• Cambie el caudal y repita hasta obtener, como mínimo, 4 lecturas diferentes. Para 
cada lectura, debe verificar que el vertedero se encuentre totalmente sumergido. 
NOTA: El número de lecturas que se deben realizar en la parte a y la parte b, debe ser 
igual. Adicionalmente, se deben utilizar caudales similares en ambos ejercicios. 
 
RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-6342 
 
6. CÁLCULOS 
 
Para calcular el coeficiente de descargar del vertedero Cd, utilizaremos el modelo de 
Rehbock: 
𝐶𝑑 𝑅𝑒ℎ𝑏𝑜𝑐𝑘 = 0,602 + 0,083 ×
𝐻
𝑝
 
Ecuación 27: Coeficiente Rehbock para vertederos cresta delgada 
Donde: 
 
P = Altura de la pared del vertedero 
H = Cresta del vertedero 
 
De acuerdo con la , vemos que existen 2 momentos: cuando el vertedero está aireado y 
cuando no está aireado, por lo que es necesario calcular tanto la energía como la velocidad 
en cada uno. 
 
 
Para calcular el caudal teórico, utilizaremos la ecuación general para vertederos cresta 
delgada de sección rectangular: 
𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 
2
3
× 𝐶𝑑 𝑅𝑒ℎ𝑏𝑜𝑐𝑘 × 𝑏 × √2𝑔
2 × 𝐻
3
2⁄ 
Ecuación 28: Caudal teórico en vertederos cresta delgada 
Se calculará otro coeficiente de descarga Cd, utilizando la ecuación de vertederos cresta 
delgada de sección rectangular, asumiendo el caudal experimental: 
 
𝐶𝑑 =
𝑄𝑒𝑥𝑝
2
3 × 𝑏 × √2𝑔
2 × 𝐻
3
2⁄
 
Ecuación 29: Coeficiente de descarga en vertedero cresta delgada de sección rectangular 
Para calcular el error entre el caudal teórico y el experimental, utilizaremos la Ecuación 11: 
Ecuación para calcular error relativo porcentual 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
43 
 
7. CUESTIONARIO 
 
• Grafique Q Vs. H; 
• Grafique Q Vs. H En formato logarítmico 
• Grafique Cd Vs H y Cd rehbock vs H. Esto debe estar en la misma grafica. 
• ¿Qué relación existe entre Q y H de acuerdo con los resultados obtenidos? 
 
8. PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 
EXPERIENCIA No 5 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
44 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 5 
VERTEDEROS CRESTA DELGADA 
 
 
FECHA 
CURSO: 
GRUPO: 
INTEGRANTES: 
 
 
• Altura del vertedero (P)= 
Tabla 1: lectura de ancho de canal: 
Tabla 2: Lecturas de carga sobre el vertedero – Con aireación 
 
Tabla 3: Lecturas de carga sobre el vertedero – Sin aireación 
 
UNIDAD MEDICIÓN 1 MEDICIÓN 2 PROMEDIO 
Ancho del Canal, b 
Lectura Limnímetro 
Lámina de 
agua, yo 
Cresta, H 
(H = y0 – P) 
Caudal experimental, Qexp 
UNIDAD 
 
 
 
 
 
Lectura Limnímetro 
Lámina de 
agua, yo 
Cresta, H 
(H = y0 – P) 
Caudal experimental, Qexp 
UNIDAD 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad de la Costa | Departamento de Laboratorios 
Calle 58#55-66 Barranquilla, Atlántico, Colombia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPETENCIA 
RESULTADO DE 
APRENDIZAJE 
INDICADOR 
Diseñar, operar y optimizar 
tecnologías ambientales que 
conduzcan a la prevención y 
control de la contaminación 
ambiental en cualquier 
contexto. 
Entender las diferentes 
estructuras utilizadas en la 
medición de flujos de fluidos para 
comprender los principios del 
Monitoreo. 
Aplica los conocimientos 
adquiridos para formular 
propuestas de diseño de 
estructuras hidráulicas, 
estableciendo su validez o 
pertinencia como solución 
a un problema relacionado 
con el agua. 
 
 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
 6 
EXPERIENCIA 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
45 
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
 
1. INTRODUCCIÓN 
 
Cuando la descarga de un líquido se efectúa por encima de un muro o una placa y a superficie 
libre, la estructura hidráulica en la que ocurre se llama vertedero o vertedor. Los vertederos 
tienen distintas características y formas en función de la finalidad de su uso (Marbello Pérez, 
2005). 
Denominamos vertedero de pared gruesa a aquel cuyo umbral es de suficiente longitud, como 
para que sobre él se establezca un régimen prácticamente paralelo, por tanto, se admite la 
distribución hidrostática de presiones (NGAMALIEU NENGOUE, 2015). 
 
Figura 18: Montaje experimental vertedero con pared gruesa. Fuente: Adaptado de (Marbello Pérez, 2005) 
2. OBJETIVO 
 
2.1. OBJETIVO GENERAL 
Analizar el comportamiento de un vertedero de cresta ancha 
 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Identificar las características del flujo sobre un vertedero de cresta ancha 
• Determinar la energía en el vertedero de cresta ancha 
• Estimar el coeficiente de descarga para el vertedero de cresta ancha 
 
3. NORMATIVA DE SEGURIDAD 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
46 
 
El desarrollo de la presente guía de laboratorio requiere el estricto cumplimiento del 
reglamento de laboratorios, el cual puede consultarse en el siguiente enlace: Reglamento 
General de Laboratorios. 
 
Adicionalmente, deben conocerse y cumplirse las Normas de Seguridad Específica, de lo 
contrario, puede ser causal de sanciones por parte de la institución, acorde a la gravedad de 
la falta según el reglamento estudiantil. 
 
Para el desarrollo de la presente guía, debemos presentarnos al laboratorio portando: 
 
• Zapatos cerrados 
• Pantalón tipo jean sin rasgaduras 
• Tapabocas 
• Guantes de látex 
• Bata 
 
PELIGRO: No se han identificado riesgos de nivel ALTO en esta actividad. 
 
AVISO: 
• AVISO – INTOXICACIÓN. 
 
Queda terminantemente prohibido ingerir parcial o totalmente cualquiera de los fluidos 
utilizados en esta práctica. Todo recipiente abierto de fluido inocuo en el laboratorio puede 
contaminarse con agentes externos. 
 
PRECAUCIÓN: 
• PRECAUCIÓN – IRRITACIÓN. 
• PRECAUCIÓN – REACCIONES ALÉRGICAS (DERMATOLÓGICAS). 
 
Si bien la naturaleza de los fluidos utilizados en la práctica no es corrosiva ni tóxica, se debe 
evitar el contacto con la piel en toda ocasión, así como no olerlos directa o indirectamente. 
 
 
 
 
 
 
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/labcuc/ESp8K7qAMStIt_DVpQUFqiEBUpPswuO3eE3Ftg1zmFvGkw?e=6bA41h
https://universidaddelacosta.sharepoint.com/:b:/s/LAB203Unicosta/EcgIU6XHGk1BloFpqvIRGi4BfloRr2uRBfxccWhB6eYgWA?e=qTWxgf
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
47 
4. RECURSOS 
 
MATERIALES: N/A 
 
HERRAMIENTAS: 
• Cronómetro 
• Regla graduada 
• Vernier o pie de rey 
 
EQUIPOS: 
 
• Canal hidráulico abierto multipropósito y accesorios básicos C4-MkII-2.5M-10 
• Limnímetros 
• Caudalímetro 
• Vertedero cresta ancha para el canal 
• Banco hidráulico Armfield F1-10 
 
 
Figura 19: Montaje práctica 6. Fuente: Autores 
 
 
 
 
5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
48 
 
• Coloque el vertedero cresta ancha en el canal. En caso de que exista filtración, puede 
usar plastilina para sellar completamente el vertedero. 
• Abra la válvula de control del flujo y deje fijo un caudal. 
• Para la toma del caudal experimental, tome la lectura del caudalímetro 
• En caso de que el caudalímetro no esté funcionando, tome la lectura utilizando el 
tanque del banco o por método volumétrico 
• Tome la altura del vertedero (hw) utilizando un limnímetro 
• Utilizando los limnímetros, tome la altura de la lámina de agua antes del vertedero y 
con respecto la superficie del vertedero (Yo), y la lámina de agua después del 
vertedero y con respecto a la altura del vertedero (Y1) Ver figura 1. 
• Cambie el caudal y repita hasta obtener, como mínimo, 4 lecturas diferentes. 
• Utilice el vernier o pie de rey para medir el ancho del canal. Mida el ancho del canal 
en una sección al inicio del vertedero y en otra sección al final del vertedero. El ancho 
que se usará en el cálculo será el promedio de estos.RECOMENDACIÓN: Realice un registro fotográfico de todo el procedimiento incluyendo: 
materiales y fotos durante el procedimiento. 
 
6. CÁLCULOS 
Para determinar la energía, utilizamos la Ecuación 16: Ecuación de energía en canales abiertos 
 
De acuerdo con la , vemos que existen 2 momentos en el vertedero por lo que es necesario 
calcular tanto la energía como la velocidad en cada uno (V0 y V1; H0 y H1). 
 
Para calcular el caudal teórico, utilizaremos la siguiente expresión: 
𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 1.705𝑏𝐻𝑜
3
2 
Ecuación 30: Caudal teórico en vertederos cresta ancha 
Para calcular el coeficiente de descarga Cd: 
 
𝐶𝑑 =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
 
Ecuación 31: Coeficiente de descarga en vertederos cresta ancha 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
49 
Para calcular el error entre el caudal teórico y el experimental, utilizaremos la Ecuación 11: 
Ecuación para calcular error relativo porcentual 
 
7. CUESTIONARIO 
• Grafique Q vs Ho 
• Gráfique Cd vs Ho. 
• Partiendo de la ecuación de energía ¿Cómo se llega a la ? Realice la demostración 
matemática 
• ¿Cuál es el comportamiento del coeficiente de descargar Cd en función del caudal? 
• ¿La altura del vertedero hw afecta el coeficiente de descarga Cd? 
• ¿Se esperaría a que la longitud de la cresta del vertedero afecte al coeficiente de 
descarga Cd? 
• Explique el concepto de “ahogamiento” en vertederos 
• ¿Cuál es el efecto de aumentar la profundidad aguas abajo (es decir, que no realiza 
descarga libre)? 
 
8. PRE-INFORME 
 
Pre-informe en la siguiente página. 
 
 
 
 
 
 
 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA 
EXPERIENCIA No 6 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
50 
PRE-INFORME EXPERIENCIA No 6 
VERTEDEROS CRESTA ANCHA 
 
 
FECHA 
CURSO: 
GRUPO: 
INTEGRANTES: 
 
 
 
Tabla 1: lectura de ancho de canal: 
 
Altura del vertedero (hw)= 
 
Tabla 2: Lecturas de carga sobre el vertedero 
 
 
 
 UNIDAD 
Sección Inicial del 
Vertedero 
Sección Final del 
Vertedero 
PROMEDIO 
Ancho del Canal, b 
 
Lectura 
Limnímetro 
Carga antes del 
vertedero, yo 
Carga en el 
vertedero, y1 
Caudal 
experimental, Qexp 
UNIDAD 
 
 
 
 
 
GUÍAS DE LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-83 
 
51 
REFERENCIAS 
 
ARMFIELD. (2001). INSTRUCTION MANUAL ENERGY LOSSES IN PIPES F1-18. 
ARMFIELD. (2012). INSTRUCTIO MANUAL ENERGY LOSS IN BENDSM F1-22. 
Chow, V. T. (1994). Hidráulica de Canales Abiertos. (J. Saldarriaga, Trad.) Bogotá: McGraw Hill. 
GHAWI, A. H. (2017). THE EFFECT OF HYDRAULIC JUMP COAGULATION MIXER ON 
THE PERFORMANCE OF DRINKING WATER TREATMENT PLANT. International 
Journal of Engineering Technology and Scientific Innovation. 
Marbello Pérez, R. V. (2005). Manual de prácticas de laboratorio de hidráulica. Obtenido de 
https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/21725 
NGAMALIEU NENGOUE, U. A. (2015). CARACTERIZACIÓN DE VERTEDEROS 
HIDRÁULICOS MEDIANTE TÉCNICAS CFD. Universidad politécnica de Valencia. 
Sotelo Avila, G. (2012). Hidráulica General I: fundamentos. México: Limusa. doi:ISBN 978-968-
18-0503-6. 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS. (2020). GUÍA DE 
LABORATORIO - PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS 
DIFERENTES MATERIALES, DIAMETROS Y ACCESORIOS . Bogotá. 
OTRAS REFERENCIAS 
 
GILES RANALD. Mecánica de fluidos e hidráulica. 3ª ed. Madrid: McGraw Hill, 1994. 
Potter, Merle C. Mecánica de fluidos. 4a ed. México. Cengage Learning, 2015. 
White, Frank M. Mecánica de fluidos. 6a ed. Madrid. McGraw Hill. 2009. 
SHAMES IRVING. Mecánica de fluidos. 3a ed. Santafé de Bogotá: McGraw Hill, 1995. 
Cengel, Yunus. Mecánica De Fluidos, Fundamentos Y Aplicaciones. 8va ed. Mexico D.F.: McGraw 
Hill, 2018. 
Yunus A. Cengel and John M. Cimbala. " Essentials of fluid mechanics : fundamentals and 
aplications”. Editorial McGraw-Hill. 2008. 
White, Frank M Fluid Mechanics. 8va ed. Madrid. McGraw Hill. 2016 
V. Streeter, E. B. Wylie, K. W. Bedford. "Fluid Mechanics". Editorial McGraw- Hill. Novena 
edición. New York, 1988. 
Street, Robert L. "Elementary Fluid Mechanics". Editorial Wiley. Séptima edición. New York, 
1996. 
 
GUÍAS DE LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERSIÓN: 01 
FECHA: AGOSTO 2023 
TRD: 800-801-63 
 
52 
NOMBRE DE LA EXPERIENCIA 
 
APELLIDO1, Nombre1. Código estudiantil. Programa que estudia. 
 
 Nombre de la asignatura, Grupo XX, Universidad de la Costa. 
 
Nombre del profesor 
Fecha de realización de la experiencia 
 
RESUMEN 
El resumen es una descripción abreviada de la experiencia, desde el inicio de la misma hasta los resultados obtenidos 
y si se cumplió o no con los objetivos de la experiencia. Máximo 180 palabras 
 
Palabras claves: 3-5 palabras que identifiquen la experiencia. 
 
ABSTRACT 
 
Colocar el resumen en inglés. 
 
Keywords: las palabras claves en inglés. 
1. INTRODUCCIÓN 
 
Indique claramente como han puesta prueba la 
teoría, aclarando el contexto en el cual está 
definido. Explique brevemente porque es 
necesario desarrollar esta prueba para la 
formación en su programa de estudio. Es 
necesario definir los objetivos del laboratorio. No 
es copiar y pegar la introducción y objetivos de la 
guía de laboratorio. 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
Describa las bases teóricas que sustentan el 
experimento, los conceptos que explican 
fenómenos y los fundamentos para poder 
interpretar los resultados. Debe ser abreviado y no 
puede ser copiado textualmente de otros 
documentos, debe ser redactado por los escritores. 
La extensión máxima es de dos (2) páginas. 
 
3. METODOLOGÍA 
 
En esta sección deberá indicar los recursos 
utilizados en la experiencia (materiales, 
herramientas y equipos). La metodología deberá 
reflejar la estructura lógica de la experiencia, la 
descripción del paso a paso de cada actividad 
realizada. 
 
4. RESULTADOS 
 
Debe presentar organizadamente los datos 
recolectados durante la experiencia y los cálculos 
realizados para la determinación de variables. 
Pueden presentar los resultados con apoyo de 
 
MANUAL DE LABORATORIO DE 
HIDRÁULICA AMBIENTAL 
VERSIÓN: 01 
FECHA: MES AÑO 
TRD: 800-801-63 
 
53 
tablas o figuras. Es importante adicionar aquellas 
observaciones relevantes en el desarrollo de la 
experiencia. 
 
Todos los resultados se deben presentar de 
acuerdo con el sistema internacional de unidades. 
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
En esta sección se deben interpretar los resultados 
obtenidos, pudiendo contrastar con la teoría, 
normas, o situaciones cotidianas. No hace 
referencia a una lectura de los resultados, se debe 
generar una discusión con estos. 
 
En esta sección también se responden los 
cuestionarios de las guías ya que ayudan al 
análisis de los resultados. 
 
6. CONCLUSIONES 
 
Acá se deben incluir todas las conclusiones que 
los estudiantes puedan sacar de la experiencia y 
 
Las conclusiones deben dar respuesta a los 
objetivos de la experiencia. Debe responder la 
pregunta ¿de qué manera se cumplieron los 
objetivos?, ¿qué teoría se comprueba?, ¿los 
resultados fueron los esperados?, ¿cómo puede 
asociarlo a una situación real? 
 
Si lo desea, puede adicionar recomendaciones 
para mejorar la experiencia. 
 
7. REFERENCIAS 
 
En esta sección se indica la bibliografía de apoyo 
para la elaboración del informe. Incluir como 
mínimo 10 referencias que deben estar 
evidenciadas en el informe. Deben ir ordenadas 
alfabéticamente acordes a la norma APA. Es 
recomendable utilizar el método de inserción de 
referencias de la aplicación Microsoft Word® 
(Ver: https://youtu.be/OtHYVq-Gpsk). 
 
 
 
8. ANEXOS 
 
Aquí se deben colocar fotografías, tablas figuras o gráficos que apliquen y que sirvieron