Hidraulica 04

ESTUDIO COMPARATIVO DEL SALTO HIDRÁULICO EN CANALES DE
SECCIÓN TRAPEZOIDAL Y RECTANGULAR
MÓNICA LILIANA DÍAZ CAMARGO
MELISSA CLARA LIZCANO ARAÚJO
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
HIDRÁULICA
BOGOTÁ
2009

ESTUDIO COMPARATIVO DEL SALTO HIDRÁULICO EN CANALES DE
SECCIÓN TRAPEZOIDAL Y RECTANGULAR
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de
Ingeniero Civil
Ing. Luis Efrén Ayala Rojas
Director temático
Mag. Rosa Amparo Ruíz Saray
Asesora metodológica
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
HIDRÁULICA
BOGOTÁ
2009

Nota de aceptación
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Firma del Presidente del jurado
______________________________
Firma del jurado
______________________________
Firma del jurado
Bogotá, 11 de agosto de 2009

AGRADECIMIENTOS
Cuando comenzamos a escribir los agradecimientos pensamos que por descuido
podíamos dejar a alguien importante fuera de la mención, por eso desde ya
pedimos las disculpas correspondientes en caso de que suceda.
Primordialmente queremos agradecer a Dios por darnos la fuerza necesaria en los
momentos en que más lo necesitamos y bendecirnos con la posibilidad de caminar
a su lado durante toda nuestra vida.
Queremos dar las gracias a todos los profesores que nos ayudaron en nuestro
crecimiento personal y que hicieron de nosotras unas mejores personas;
especialmente a los ingenieros Darwin Mora, Fernando Nieto, Manuel Tobito,
Mauricio Ayala, Sofía Figueroa, Jorge Cueto y Edgar Fonseca, quienes con sus
sabios consejos y dedicación contribuyeron en nuestra formación académica.
No podemos dejar de agradecer a nuestro Director temático, el ingeniero Luis
Efrén Ayala Rojas, quién nos orientó durante todo el desarrollo del proyecto de
grado, así como también por el tiempo dedicado en la realización del mismo.
De igual forma queremos agradecer a nuestra Asesora metodológica, Rosa
Amparo Ruíz Saray y a Martha Lucía Tovar Herrán por sus consejos, ayuda
desinteresada y por hacer más grata nuestra permanencia en la universidad.

DEDICATORIA
A Dios.
Por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr
mis objetivos, además de su infinita bondad y amor.
A mis padres Adalfy Araújo y Humberto Sánchez
Con mucho cariño principalmente a mis padres que me dieron la vida y han estado
conmigo en todo momento; por sus consejos, sus valores, su motivación constante
y por cultivar e inculcar ese sabio don de la responsabilidad que me han permitido
ser una persona de bien. Gracias mamá y papá por darme una carrera para mi
futuro y por creer en mí; aunque hemos pasado momentos difíciles siempre han
estado apoyándome y brindándome todo su amor, les agradezco el que estén
siempre conmigo. Los quiero con todo mi corazón y este trabajo que me llevó un
año hacerlo es para ustedes, por ser la mayor de sus hijos aquí está lo que
ustedes me brindaron, solamente les estoy devolviendo lo que ustedes me dieron
en un principio.
A mis familiares.
A mi hermanito Sebastián, aunque aún es muy pequeño, gracias por estar
conmigo y apoyarme siempre. A mis tías, tíos y abuelos, quisiera nombrarlos a
cada uno de ustedes pero son muchos, esto no quiere decir que no me acuerde

de cada uno, a todos les agradezco por el apoyo brindado, por sus consejos y por
su confianza.
A mis amigos.
A todos mis amigos que gracias al equipo que formamos logramos llegar hasta el
final del camino y que hasta el momento, seguimos siendo amigos, muchas
gracias por estar conmigo en todo este tiempo donde he vivido momentos felices y
tristes, gracias por ser mis amigos y recuerden que siempre los llevaré en mi
corazón; en especial a mis amigas Mónica Díaz y Paola Rodríguez por su apoyo,
comprensión y amistad durante estos cinco años.
A la Universidad de La Salle y en especial al Programa de Ingeniería Civil por
permitirme ser parte de una generación de triunfadores y gente productiva para el
país.

DEDICATORIA
Durante estos cinco años de lucha constante, de gratas vivencias, de momentos
de éxito y también de derrota, los deseos de superarme y de lograr mi meta eran
tan grandes que logré vencer todos los obstáculos y barreras que se me
presentaron, es por ello que debo dedicar este triunfo a quienes en todo momento
me llenaron de amor y apoyo, y por sobre todo me brindaron su amistad.
Dedico este proyecto y toda mi carrera universitaria a Dios por iluminarme el
camino a seguir y por ser quien ha estado a mi lado en todo momento. Gracias de
todo corazón por permitir que llegara hasta aquí, por las pruebas que me hicieron
crecer como persona y ser humano, pero sobre todo, por permitir que diera
siempre todo lo mejor de mí.
A mis padres Carlos Germán y María Leonor, pilares fundamentales en mi vida,
dignos de ejemplo de trabajo y constancia, quienes me han brindado todo el apoyo
necesario para alcanzar mis metas y sueños. Les agradezco por sus sabios
consejos y por estar a mi lado en los momentos más difíciles. Son mi razón de
vivir y no hay palabras que puedan describir mi profundo agradecimiento hacia
ellos, quienes durante todos estos años confiaron en mí, comprendiendo mis
ideales y el tiempo que no estuve con ellos. Con todo mi amor y cariño para
ustedes ya que hacen que en mi vida tenga la fuerza necesaria para seguir
luchando día tras día.

A mis hermanitos, que son la luz de mis ojos y por quienes hago todo lo que
hago, Juanito y Pipe, quienes me han acompañado en silencio con una
comprensión a prueba de todo. Los amo con todo mi ser y espero en un futuro
retribuir toda la confianza que depositaron en mí.
A mis grandes amigas, con las cuales he compartido tantos momentos, y sé que
puedo contar con ellas al igual que ellas conmigo Paola, Melissa y Carolina,
aunque ya no estemos tan juntas como antes, siempre estarán en mi corazón y sé
que sin su apoyo y compañía estos cinco años no hubiesen sido lo mismo.
Quisiera nombrar a todas las personas que en algún momento hicieron parte de mi
vida, pero son tantas así que solo me resta dar las gracias a todos aquellos que
confiaron en mí y ofrecieron su apoyo incondicional para la realización del
presente trabajo.
A la Universidad de la Salle y en especial al Programa de Ingeniería Civil que
me dieron la oportunidad de formar parte de ellos.
¡Gracias!

LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Sección típica del canal 18
Figura 2. Tipos de canal 21
Figura 3. Sección efectiva de un canal 22
Figura 4. Régimen de flujo 23
Figura 5. Representación de la energía en un flujo de superficie libre 28
Figura 6. Curva de energía específica 29
Figura 7. Curva de fuerza específica 31
Figura 8. Comportamiento de la energía y fuerza específica en el flujo a través de
una compuerta y en el desarrollo de resalto hidráulico 32
Figura 9. Aplicaciones del resalto hidráulico 34
Figura 10. Resalto hidráulico. Curvas de la energía y fuerza específica 35
Figura 11. Resalto hidráulico 36
Figura 12. Longitud del resalto hidráulico (Bureau of Reclamation) 40
Figura 13. Sección trapezoidal 45

LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Estado del arte 19
Tabla 2. Elementos geométricos de secciones de canal 27
Tabla 3. Tipos de resalto hidráulico 38
Tabla 4. Variables objeto de estudio 43
Tabla 5. Cálculo del caudal 50
Tabla 6. Ecuaciones de energía específica 51
Tabla 7. Ecuaciones de fuerza específica 52
Tabla 8. Cálculo de energía y fuerza específica (sección rectangular) 52
Tabla 9. Cálculo de energía y fuerza específica (sección trapezoidal) 53
Tabla 10. Ecuaciones de puntos críticos 54
Tabla 11. Cálculo de puntos críticos (sección rectangular) 54
Tabla 12. Cálculo de puntos críticos (sección trapezoidal) 54
Tabla 13. Cálculo de pérdidas y potencia (sección rectangular) 56
Tabla 14. Cálculo de pérdidas y potencia (sección trapezoidal) 57
Tabla 15. Comparación de las dos secciones 58

LISTA DE GRÁFICAS
pág.
Gráfica 1. Curva de energía y fuerza específica para un Q1=0.00354 m3
/s S0=0%
(sección rectangular) 60
/s S0=0.5%
/s S0=1.0%
/s S0=0%
/s S0=0.5%
/s S0=1.0%
/s S0=0%
/s S0=0.5%
/s S0=1.0%

/s S0=0%
/s
S0=0.5% (sección rectangular) 80
/s
S0=1.0% (sección rectangular) 82
/s S0=0%
(sección trapezoidal) 84
/s
S0=0.5% (sección trapezoidal) 86
/s
/s S0=0%
/s
/s
/s S0=0%
/s

/s
/s S0=0%
/s
/s

TABLA DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN...................................................................................................16
1. EL PROBLEMA..................................................................................................17
1.1 LÍNEA ..............................................................................................................17
1.2 TÍTULO ............................................................................................................17
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................17
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA..................................................................19
1.5 JUSTIFICACIÓN..............................................................................................19
1.6 OBJETIVOS.....................................................................................................20
1.6.1 Objetivo general............................................................................................20
1.6.2 Objetivos específicos ....................................................................................20
2. MARCO REFERENCIAL....................................................................................21
2.1 MARCO TEÓRICO – CONCEPTUAL..............................................................21
2.1.1 Canal.............................................................................................................21
2.1.2 Tipos de canal...............................................................................................21
2.1.3 Sección efectiva de un canal. .......................................................................22
2.1.4 Número de Froude........................................................................................23
2.1.5 Régimen de flujo...........................................................................................23
2.1.6 Número de Reynolds. ...................................................................................24
2.1.7 Geometría de canal. .....................................................................................24
2.1.8 Elementos geométricos de una sección de canal.........................................25
2.1.9 Energía especifica (E)...................................................................................28
2.2 Curva de energía específica. ...........................................................................29
2.2.1 Fuerza específica..........................................................................................29
2.2.2 Interpretación de los fenómenos locales.......................................................32
2.2.3 Caída libre o caída hidráulica........................................................................32
2.2.4 Salto o resalto hidráulico...............................................................................32
2.2.5 Resalto en canales rectangulares horizontales.............................................35
2.2.6 Resalto hidráulico en sección rectangular. ...................................................36
2.2.7 Sección trapezoidal.......................................................................................37

2.2.8 Tipos de resalto hidráulico. ...........................................................................37
2.2.9 Características básicas de resalto hidráulico................................................39
2.2.10 Longitud del resalto.....................................................................................39
2.2.11 Localización del resalto...............................................................................40
2.3 MARCO CONTEXTUAL ..................................................................................41
3. METODOLOGÍA ................................................................................................42
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................42
3.2 FORMATOS.....................................................................................................43
3.3 VARIABLES.....................................................................................................44
3.4 HIPÓTESIS......................................................................................................44
3.5 COSTOS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................44
4 TRABAJO INGENIERIL ......................................................................................45
4.1 DESARROLLO ................................................................................................45
5. ANÁLISIS DE GRÁFICAS ...............................................................................108
6. CONCLUSIONES ............................................................................................109
7. RECOMENDACIONES....................................................................................111
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................113
ANEXOS..............................................................................................................114

16
INTRODUCCIÓN
En el siguiente proyecto se presentará el estudio del resalto hidráulico en un canal
de sección trapezoidal a partir de la construcción de un modelo a escala real,
comparado con un canal de sección rectangular. Para este estudio se realizará la
toma de datos experimentales donde se analizarán tres variables, las cuales son:
el caudal, la pendiente y la abertura de la compuerta que produce el resalto
hidráulico, esto con el fin de conocer los parámetros de los tipos de canal.
Este proyecto se desarrollará 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 trapezoidal ya que el laboratorio de hidráulica
de la universidad no cuenta con un modelo de estas características para llevar a
cabo este estudio, sólo cuenta con un canal de sección rectangular, con el cual
haremos la comparación.
Se pretende llegar a comparar el salto hidráulico en un canal trapezoidal y
rectangular encontrando similitudes, beneficios, bondades y diferencias entre los
dos tipos de secciones transversales.

17
1. EL PROBLEMA
1.1LÍNEA
El trabajo de investigación corresponde a la línea de ANÁLISIS DE RIESGOS,
grupo CIROC. La investigación tiene estrecha relación con el trabajo de grado ya
que se hará el análisis del resalto hidráulico como un medio útil para disipar el
exceso de energía en un flujo supercrítico debido a que previene la posible erosión
aguas abajo de vertederos de rebose y compuertas deslizantes, pues reduce
rápidamente la capacidad de socavar el lecho del canal natural aguas abajo. El
resalto hidráulico utilizado para la disipación de energía a menudo se confina
parcial o totalmente en un tramo del canal que se conoce como cuenco de
disipación o cuenco de aquietamiento, cuyo fondo se recubre para resistir la
socavación.
1.2TÍTULO
Estudio comparativo del salto hidráulico en canales de sección trapezoidal y
rectangular.
1.3DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Con frecuencia se estudia el salto hidráulico en un canal de sección rectangular ya
que es una herramienta muy importante en lo que respecta a la disipación de

18
energía del agua que fluye sobre diques, vertederos y otras estructuras hidráulicas
y prevenir de esta manera la socavación aguas abajo de las estructuras en los
canales, así como también aumentar el caudal por debajo de una compuerta
deslizante manteniendo alejada la profundidad de aguas abajo debido a que la
altura efectiva se reducirá si la profundidad de aguas abajo ahoga el resalto.
Debido a esto se necesita estudiar en una forma concreta los beneficios que éste
brinda. Por esta razón se realizará el modelo de un canal de sección trapezoidal
para observar y estudiar las características del salto hidráulico y realizar la
comparación con el canal de sección rectangular.
En resumen, se prefiere usar en la aplicación práctica la sección trapezoidal por su
estabilidad y cuando sea factible evitar el recubrimiento. En caso de tener que
emplearlo es aconsejable tener en cuenta el criterio económico para decidir entre
ésta o la rectangular.
Figura 1. Sección típica del canal

19
Tabla 1. Estado del arte
AUTOR AÑO INSTITUCIÓN TÍTULO
Julio Milán Paz 1999 Universidad Militar Nueva Granada Salto Hidráulico en Canal Trapezoidal
Mauricio González
Rodríguez
1992
Universidad de
Cantabria (Santander,
España)
Estudio experimental de flujos
disipativos: I. Resalto hidráulico.
Olga Lucia Delgado
Marín
1993 Universidad Javeriana
Modelación hidráulica del tránsito de
crecientes en canales prismáticos con
una intersección utilizando el método de
las características.
1.4FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Si la sección que posee las mejores condiciones, hidráulicamente hablando, es la
sección trapezoidal por qué para estructuras de disipación de energía
normalmente se usa la sección rectangular?
1.5JUSTIFICACIÓN
El caso más sencillo de un resalto hidráulico se produce en un canal horizontal y
rectangular, debido a que se considera que la distancia sobre la cual se produce el
resalto es pequeña y que los efectos de los esfuerzos de corte son despreciables
en esta sección.
La sección óptima, hidráulicamente hablando, es aquella que con una superficie
mojada mínima conduzca el caudal máximo. La sección que tiene las mejores
características hidráulicas es la semicircular pero es relativamente difícil de
construir y carece de estabilidad. Por este motivo la forma de la sección más
usada en canales es la Trapezoidal.

20
Los canales son estructuras que tienen como función el transporte de fluidos a
superficie libre en los cuales es necesario conocer el comportamiento de este
fluido a través de un canal de sección trapezoidal comparado con uno de sección
rectangular, para este caso en particular. Es por esto que se va realizar el estudio
del resalto hidráulico a través de la construcción de las dos secciones para hacer
su debida comparación.
1.6OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo general
Determinar las características fundamentales del salto hidráulico en canales de
sección trapezoidal y rectangular mediante un modelo a escala real.
1.6.2 Objetivos específicos
Construir el modelo a escala real del canal de sección trapezoidal para la toma
de datos.
Diferenciar los resultados de las ecuaciones de la sección rectangular con la
trapezoidal.
Identificar las variables: caudal, pendiente y abertura de la compuerta.
Determinar la potencia disipada en el resalto y las pérdidas generadas,
comparadas con las mismas en una sección rectangular.

21
2. MARCO REFERENCIAL
2.1 MARCO TEÓRICO – CONCEPTUAL
2.1.1 Canal. Toda conducción en la que el flujo transita a superficie libre, es decir
a presión atmosférica. Un canal tiene en particular la propiedad de que su
profundidad varía a lo largo del mismo, razón por la cual su sección transversal
cambia también a lo largo del mismo.
2.1.2 Tipos de canal. Los canales abiertos de clasifican según su origen, sección,
revestimiento y pendiente, como se ilustra en el siguiente mapa conceptual.
Figura 2. Tipos de canal

22
2.1.3 Sección efectiva de un canal. Un canal puede adoptar diferentes formas
desde irregulares, trapezoidal hasta rectangular (pasando por formas poligonales,
parabólicas, semicirculares, etc.). La conductividad de un canal mejora con el
aumento del radio hidráulico, es decir, la relación área – perímetro, razón por la
cual se dice que la sección hidráulica óptima es aquella para la cual el área
mojada ocupa el menor perímetro mojado. Por esta razón la sección trapezoidal
corresponde a la mejor sección hidráulica óptima.
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.
Donde:
b = Ancho de la solera
h = tirante
m = inclinación del talud, m = a/h
Figura 3. Sección efectiva de un canal
1
1
Ibid.

23
2.1.4 Número de Froude. Es un número adimensional que relaciona el efecto de
las fuerzas de inercia y la fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido.
Donde:
V = velocidad media
g = gravedad
D = profundidad hidráulica
2.1.5 Régimen de flujo. En un canal abierto el efecto combinado de la viscosidad
y de la gravedad puede producir cualquiera de cuatro regímenes de flujo, los
cuales son:
Figura 4. Régimen de flujo
Zona de flujo
subcrítico
F < 1
Zona de flujo
supercrítico
F > 1
Estado crítico
F = 1

24
2.1.6 Número de Reynolds. Es un número adimensional utilizado en mecánica de
fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el
movimiento de un fluido. La ecuación general de Reynolds es la siguiente:
Para canales, dicha ecuación se expresa de la siguiente manera.
Donde
= densidad del fluido
= velocidad media
= radio hidráulico
= viscosidad cinemática
2.1.7 Geometría de canal. Se refiere a la sección transversal tomada en forma
perpendicular a la dirección del flujo, las características de esta sección
geométrica, se denominan elementos geométricos de la sección, lo que quiere
decir que los elementos geométricos de la sección corresponden a las
características de dicha sección transversal. Todas estas dependen estrictamente
de la profundidad del flujo.

25
2.1.8 Elementos geométricos de una sección de canal. Los elementos
geométricos son propiedades de una sección de canal que pueden ser definidos
por completo por la geometría de la sección y la profundidad de flujo. Estos
elementos son muy importantes y se utilizan con amplitud en el cálculo de flujo.
La profundidad de flujo (Y), es la distancia vertical desde el punto más
bajo de una sección de canal hasta la superficie libre.
El ancho superficial (T), es el ancho de la sección del canal en la
superficie libre.
El área mojada (A), es el área de la sección transversal del flujo
perpendicular a la dirección del flujo.
El perímetro mojado (P), es la longitud de la línea de intersección de la
superficie de canal mojada y de un plano transversal perpendicular a la
dirección del flujo.
El radio hidráulico (R), es la relación del área mojada con respecto a su
perímetro mojado.
La profundidad hidráulica (D), es la relación entre al área mojada y el
ancho superficial.

26
El factor de sección (Z), es el producto del área mojada y la raíz cuadrada
de la profundidad hidráulica. Este factor se tiene en cuenta solamente para
flujo uniforme.

27
Tabla 2. Elementos geométricos de secciones de canal.
2
SECCIÓN ÁREA (A)
PERÍMETRO MOJADO
(P)
RADIO HIDRÁULICO (R)
ANCHO
SUPERFICIAL (T)
PROFUNDIDAD
HIDRÁULICA (D)
FACTOR DE SECCIÓN (Z)
ó
2
VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos. Bogotá: McGraw Hill, 1994. p. 21

28
2.1.9 Energía especifica (E). La energía específica en una sección de canal se
define como la distancia vertical entre el fondo del canal y la línea de energía.
Figura 5. Representación de la energía en un flujo de superficie libre.
3
Donde:
E = energía específica en una sección de canal dada (m)
d = profundidad de flujo (m)
θ = ángulo que forma el fondo del canal con respecto a la horizontal (°)
α = factor de corrección de la energía cinética
v = velocidad media de la sección
g = 9.81 m/s2
, aceleración de la gravedad
3
RODRÍGUEZ DÍAZ. Hidráulica experimental. Bogotá: Escuela colombiana de ingeniería, 2001. p. 262

29
Para un canal de pendiente pequeña ( es igual a la profundidad de la lámina
de agua y) y se asume que α=1, entonces:
En función del caudal Q = V/A, se tiene
2.2.0 Curva de energía específica. La curva de energía específica es la
representación gráfica del régimen o estado de flujo en un canal.
Figura 6. Curva de energía específica.
4
2.2.1 Fuerza específica. Al aplicar el principio de Momentum a un tramo
horizontal corto de un canal prismático, puede ignorarse los efectos de las fuerzas
4
Ibid., p. 177

30
externas de fricción y del peso del agua. Si el canal es de pendiente baja ,
si es un canal de superficie lisa y suponiendo que , la ecuación:
Se convierte en:
Las fuerzas hidrostáticas se pueden expresar como:
Y
Donde y son las distancias de los centroides de las respectivas áreas
mojadas y por debajo de la superficie de flujo. También, y
. Luego la anterior ecuación de momentum puede escribirse como:
Los dos lados de la ecuación anterior son análogos, y por consiguiente, pueden
expresarse para cualquier sección del canal mediante una función general:
Esta función consta de dos términos. El primer término es le momentum del flujo
que pasa a través de la sección del canal por unidad de tiempo y por unidad de

31
peso del agua, y el segundo es la fuerza por unidad de peso del agua. Como
ambos términos en esencia son fuerza por unidad de peso del agua, su suma
puede denominarse fuerza específica. Teniendo en cuenta lo anterior, la ecuación
puede expresarse como . Esto significa que las fuerzas específicas en las
secciones 1 y 2 son iguales, siempre y cuando las fuerzas externas y el peso
efectivo del agua en el tramo entre las dos secciones sean insignificantes.
Al graficar la profundidad contra la fuerza específica para una sección del canal y
un caudal determinados, se obtiene una curva de fuerza específica (figura 7)
Figura 7. Curva de fuerza específica
5
En la siguiente figura se presenta un análisis utilizando los conceptos de energía y
fuerza específica, a partir de una compuerta ubicada en un canal en la que se
definen tres secciones:
Una sección 1 antes de la compuerta,
Una sección 2 después de la compuerta y
5
CADAVID R. Hidráulica de canales fundamentales. Medellín: Fondo editorial Universidad EAFIT, 2006. p.
235

32
Una sección 3 aguas abajo de la misma.
Figura 8. Comportamiento de la energía y fuerza específica en el flujo a través de una compuerta y en el
desarrollo del resalto hidráulico.
6
2.2.2 Interpretación de los fenómenos locales. En los canales abiertos a
menudo ocurren cambios en el estado de flujo subcrítico a supercrítico, y
viceversa. Cuando la profundidad de flujo cambia de forma abrupta se presenta un
fenómeno localizado, los cuales son la caída libre o caída hidráulica y el resalto
hidráulico. Estos fenómenos se presentan cuando el flujo es rápidamente variado.
2.2.3 Caída libre o caída hidráulica. Cuando el flujo proviene de una profundidad
mayor a una menor, esto es de un régimen subcrítico a un régimen supercrítico,
se presenta un fenómeno local llamado caída libre.
2.2.4 Salto o resalto hidráulico. En 1818, el italiano Bidone realizó las primeras
investigaciones experimentales del resalto hidráulico. Esto llevó a Bélanger en
1828 a diferenciar entre las pendientes suaves (subcríticas) y las empinadas
6
RODRÍGUEZ DÍAZ, Op cit., p.200
Sec.
Sec.
Sec.
y0
y1
y2

33
(supercríticas), debido a que se observó que en canales empinados a menudo se
producían resaltos hidráulicos generados por barreras en el flujo uniforme original.
De ahí en adelante muchos autores han realizado numerosos estudios y han
citado sus resultados.
En principio, la teoría del resalto desarrollada corresponde a canales horizontales
o ligeramente inclinados en los que el peso del agua dentro del resalto tiene muy
poco efecto sobre su comportamiento, y por consiguiente, no se considera el
análisis. Sin embargo, resultados obtenidos de este modo pueden aplicarse a la
mayor parte de los canales encontrados en problemas de ingeniería. Para canales
con pendiente alta el efecto del peso del agua dentro del resalto puede ser tan
significativo que debe incluirse en el análisis.
Los saltos hidráulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se
encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales influyen en la misma extensión
del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la práctica los
resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de
un resalto en un canal con pendiente es un problema complejo y difícil de analizar
teóricamente.
El salto hidráulico puede tener lugar ya sea, sobre la superficie libre de un flujo
homogéneo o en una interfase de densidad de un flujo estratificado y en

34
cualquiera de estos casos el salto hidráulico va acompañado por una turbulencia
importante y una disipación de energía.
Las aplicaciones prácticas del resalto hidráulico son muchas; se utiliza para:
Figura 9. Aplicaciones del resalto hidráulico

35
Figura 10. Resalto hidráulico. Curvas de la energía y fuerza específica.
7
7
NAUDASCHER. Hidráulica de canales. México: Limusa, 2000. p. 44

36
2.2.5 Resalto en canales rectangulares horizontales. Para un flujo supercrítico
en un canal horizontal rectangular, la energía del flujo se disipa progresivamente a
través de la resistencia causada por la fricción a lo largo de las paredes y del
fondo del canal, resultando una disminución de velocidad y un aumento de la
profundidad en la dirección del flujo. Un salto hidráulico se formará en el canal si el
número de Froude (F) del flujo, la profundidad (y1) y una profundidad aguas abajo
(y2) satisfacen la ecuación:
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 pérdida 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

37
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.
Figura 11. Resalto hidráulico
8
2.2.6 Resalto hidráulico en sección rectangular. Si se considera un canal de
sección rectangular y se desprecian las pérdidas de energía, para que se presente
un resalto hidráulico en dicho canal es necesario que las fuerzas específicas sean
iguales, es decir:
8
ARIAS, Carlos Andrés y ÁVILA, Julián Andrés. Estudio del resalto hidráulico en un canal semicircular
mediante el uso de un modelo. Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Civil. Bogotá: Universidad de la Salle. Programa de Ingeniería civil, 2007. 172 p.

38
Expresión en la que q es el caudal por unidad de ancho y y corresponde a la
profundidad de la lámina de agua de la sección.
2.2.7 Sección trapezoidal. Está determinada por los mismos parámetros
geométricos que caracterizan la rectangular, el ancho de base b, la altura h, a los
que se agregan los taludes laterales z1, z2, es claro, por consiguiente, que las
paredes del canal tienen un ángulo de inclinación de artan (1/z). Es la solución
más recomendada cuando es indispensable excavar para construir un canal. Se
entiende, por lo tanto, que los taludes se escogen para garantizar la estabilidad
geotécnica de la sección transversal. A pesar de esto, es necesario proteger las
paredes con algún tipo de material, hormigón armado por lo general, cuando la
magnitud de la pendiente del canal pueda inducir velocidades elevadas.
2.2.8 Tipos de resalto hidráulico. Los resaltos hidráulicos se clasifican en varias
clases según los estudios del U.S. Bureau of Reclamation, estos pueden
clasificarse según el número de Froude aguas abajo.

39
Tabla 3. Tipos de resalto hidráulico.
9
FR1 TIPO CARACTERÍSTICAS DEL RESALTO ESQUEMA
FR1 = 1 Flujo crítico, por lo que no se forma ningún resalto.
1 < FR1 <
1.7
Ondular
La superficie de agua presenta la tendencia a la
formación de ondulaciones. La disipación de energía es
baja, menor del 5%.
1.7 < FR1 <
2.5
Débil
El ondulamiento de la superficie en el tramo de mezcla
es mayor y aguas abajo las perturbaciones superficiales
son menores. Se generan muchos rodillos de agua en la
superficie del resalto, seguidos de una superficie suave y
estable. La energía disipada está entre el 5%-15%.
2.5 < FR1 <
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 puede viajar largas
distancias. La disipación de energía es del 15%-45%.
4.5 < FR1 <
9.0
Estable
Se trata de un resalto plenamente formado, con mayor
estabilidad y el rendimiento es mejor, pudiendo variar la
energía disipada entre 45 % a 70 %.
FR1 > 9.0 Fuerte
Resalto con gran disipación de energía (hasta 80 %),
gran ondulación de la superficie con tendencia de
traslado de la zona de régimen supercrítico hacia aguas
abajo. Caracterizado por altas velocidades y turbulencia,
con generación de ondas.
9
NAUDASCHER, Op cit., p. 48

40
2.2.9 Características básicas de resalto hidráulico. A continuación se estudian
varias características básicas del resalto hidráulico en canales rectangulares
horizontales.
Pérdida de energía. En el resalto la pérdida de energía es igual a la
diferencia de las energías especificas antes y después del resalto.
Eficiencia del resalto. La
relación entre la energía antes y después del resalto.
Altura del resalto. La
diferencia entre las profundidades antes y después del resalto.
2.2.10 Longitud del resalto. 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

41
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.
Figura 12. Longitud del resalto hidráulico (Bureau of reclamation)
2.2.11 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:

42
2.3 MARCO CONTEXTUAL
El desarrollo de la presente investigación se llevará a cabo en el laboratorio de
hidráulica de la Universidad de la Salle.
3. METODOLOGÍA

43
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
Teniendo en cuenta que para el desarrollo de la presente investigación se deben
relacionar diferentes variables, como el caudal, la pendiente y la abertura de la
compuerta entre otros; y el hecho de partir del conocimiento y la relación de estas
variables se puede determinar el comportamiento del resalto hidráulico en las
secciones rectangular y trapezoidal, por ello el tipo de investigación para el
desarrollo del presente trabajo es la experimental, como dice Eyssautier, es
aquella donde “se utiliza para comprobar y medir variaciones o efectos que sufre
una situación cuando en ella se introduce una nueva causa, dejando las demás
causas en igual estado. Son cambiados o combinados uno o más factores bajo
condiciones que permiten evaluar, si los hay, los efectos de dicho cambio. El
diseño experimental es un modelo de trabajo que es aplicado para medir las
distintas opciones que existen para el estudio lógico del problema”10
El trabajo de grado, consta de 3 fases a desarrollar las cuales son:
FASE I INVESTIGACIÓN
Revisar la bibliografía existente del resalto hidráulico en canales de sección
trapezoidal y rectangular.
Clasificar y analizar de la información obtenida.
FASE II OPERACIONAL
10
EYSSAUTIER DE LA MORA, Maurice. “Metodología de la investigación – Desarrollo de la
inteligencia”, 4ª Ed., Thomson Learning, Bogotá, Colombia, 2003.

44
Realizar el diseño del canal de sección trapezoidal a escala de 1:1 con las
dimensiones adecuadas y acorde con las variables.
Ejecutar el ensayo del resalto hidráulico en los canales de sección
trapezoidal y rectangular.
Registrar los datos tomados durante la ejecución del ensayo en los dos
tipos de canal.
Estudiar las ecuaciones del resalto hidráulico.
Trazar las curvas de energía y fuerza específica.
FASE III ANÁLISIS DE RESULTADOS
Comparar los resultados obtenidos con MATLAB.
3.2 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.
Para estas pruebas se realizaron algunas modificaciones a los formatos originales.
3.3 VARIABLES

45
Tabla 4. Variables objeto de estudio
FACTOR DE
ANÁLISIS
VARIABLES INDICADORES
Resalto hidráulico
Caudal
Pendiente
Apertura de la compuerta
Profundidades alternas y secuentes.
Fuerza y energía específica.
Potencia disipada por el resalto.
Pérdidas de energía.
3.4 HIPÓTESIS
A partir de un modelo a escala real se realizará el estudio del resalto hidráulico en
canales de sección trapezoidal y rectangular, para analizar las diferentes
características, utilizando las variables mencionadas en el numeral 3.3
3.5 COSTOS DE LA INVESTIGACIÓN
Los costos totales de la investigación fueron $ 5.599.611 (Ver anexo A)

46
4 TRABAJO INGENIERIL
4.1 DESARROLLO
Para la realización de los cálculos en la sección trapezoidal se tomaron como
referencia las ecuaciones del salto hidráulico en sección rectangular. Estas
ecuaciones fueron modificadas de acuerdo a la geometría del canal.
Figura 13. Sección trapezoidal
4.1.1 Notación
H (cm): Apertura de la compuerta
Y0 (m): Profundidad antes de la compuerta
Y1 (m): Profundidad antes del resalto
Y2 (m): Profundidad después del resalto
Yc (m): Profundidad crítica
S0 (%): Pendiente

47
Q (m3
/s): Caudal
q (m3
/s.m): Caudal unitario
K1: Q2
/19.62
E (m): Energía específica
Emín (m): Energía específica mínima
F (m): Fuerza específica
Fmín (m): Fuerza específica mínima
: Número de Froude
ΔE (m): Pérdidas de energía
A (m): Área de la sección
Z (m): Talud
P (Watts): Potencia disipada
4.1.2 Construcción del canal
Como primera medida en la construcción del canal se realizaron diferentes
cotizaciones y de acuerdo a ella se escogió la más económica.

48
Se construyó la sección trapezoidal con una lámina de acrílico de espesor 8 mm
para la construcción del canal que a su vez se dobló con un talud 1:0.15,
quedando como base 0.20 m y longitud 2.0 m. De igual forma se construyó una
compuerta con dicha sección, como se muestra en la fotografía.
Canal de sección trapezoidal
2m
20 cm
50 cm
Compuerta
trapezoidal
Longitud
del canal
1
0.15
Taludes
del canal
Canal
trapezoidal

49
El tiempo que tardaron en entregar el canal fue de 3 días, después de esto se
procedió a colocarlo sobre el canal de sección rectangular con el que cuenta la
universidad.
Montaje del canal trapezoidal
4.1.3 Metodología para la toma de datos
Para determinar la toma de datos primero se realizaron diferentes pruebas para
observar si el resalto se formaba y así mismo que no presentara filtraciones.
Durante la ejecución de las pruebas se observó que la longitud del colchón
hidráulico era demasiado grande y por lo tanto no se formaría el resalto, de igual
manera para que el resalto se formara el número de Froude tendría que ser mayor
a 1. Por tal motivo se optó por reducir la base de la sección rectangular variando
Canal trapezoidal
sobre el canal
rectangular

50
de 0.50 m a 0.20 m; esto se hizo mediante la colocación de dos bloques de
madera a lado y lado con medidas de 0.15X0.20X1.50 m.
Para el estudio del resalto hidráulico se tomaron en cuenta tres variables que
fueron: el caudal (Q), la pendiente (S0) y la abertura de la compuerta (H). Después
de determinar estas variables se realizó el diseño de un formato en el cual se
registrarían los datos necesarios para el estudio.
Para obtener mejores resultados se establecieron solo cuatro caudales debido a
que la bomba tenía mucha presión y las mangueras no la soportaban. De la
misma forma si el caudal era muy grande el resalto no se formaría.
El registro de los datos se realizó de la siguiente manera:
Se asignó el primer caudal aforando tres veces por el método gravimétrico, para
este caudal se varió tres veces la pendiente (0, 0.5 y 1%) y para cada una de
estas pendientes se cambió tres veces la abertura de la compuerta (3, 4 y 5 cm).
Este procedimiento se repitió para cada uno de los caudales. (Ver anexo B)
Así mismo, se hizo la lectura de las profundidades (y0, y1 y y2) antes de la
compuerta, antes del resalto y después del resalto respectivamente.
4.1.4 Cálculos
Los datos de entrada se encuentran en el anexo B. Para la demostración de los
cálculos se tomó como referencia el primer dato.

51
Caudal (Q)
Donde:
Caudal unitario (q)
Donde:

52
A continuación se muestran los cálculos de los caudales mediante las ecuaciones
establecidas. Se hizo un promedio de los caudales para determinar el caudal con
el cual se trabajaría y se halló el caudal unitario.
Tabla 5. Cálculo del caudal
CAUDAL W (Kg) t (seg) Q (m
3
/s) q (m
3
/s.m)
Q1
6,38 1,82 0,00351
0,00354 0,01776,26 1,78 0,00352
5,66 1,58 0,00359
Q2
7,45 1,81 0,00412
0,00366 0,01835,71 1,76 0,00325
6,45 1,79 0,00361
Q3
7,98 1,62 0,00493
0,00493 0,02467,02 1,43 0,00492
6,7 1,36 0,00493
Q4
5,44 1,03 0,00529
0,00512 0,02565,08 0,91 0,00559
6,94 1,55 0,00448
Energía específica (E)
Para la sección rectangular se compararon las profundidades tomadas en el
ensayo (y1 y y2) con las que se hallan mediante ecuaciones. Para ello se halló la
energía en cero (E0), antes de la compuerta y se igualó con la energía en uno
(E1), antes del resalto, para despejar y1 y hallar su respectivo valor mediante
iteraciones con la siguiente ecuación: (Ver figura 8)

53
Mediante profundidades alternas se halló y2 por medio de la siguiente ecuación:
Tabla 6. Ecuaciones de energía específica
Sección rectangular Sección trapezoidal
Para cada profundidad (y0, y1 y y2) se calculó su respectiva energía.
Fuerza específica (F)
Para la sección trapezoidal se compararon las profundidades tomadas en el
ensayo (Y1 y Y2) con las que se hallan mediante ecuaciones. Para ello se halló la
fuerza en cero (F2) y se reemplazó en la siguiente ecuación en la cual se iteró y1
para hallar su valor.
Con el valor de y1 se halló la fuerza en uno (F1) y se reemplazó en la siguiente
ecuación en la cual se iteró y2 para hallar su valor.

54
Tabla 7. Ecuaciones de fuerza específica
Para cada profundidad (y0, y1 y y2) se calculó su respectiva fuerza.
Tabla 8. Cálculo de energía y fuerza específica (sección rectangular)
CAUDAL S0 (%) y0 (m) E0 (m) y1 (m) F
2
y2 (m) E1 (m) E2 (m) F1 (m2) F2 (m2)
Q1
0
0,107 0,108 0,0122 17,76 0,0667 0,108 0,070 0,00270 0,00270
0,105 0,106 0,0120 18,28 0,0671 0,106 0,071 0,00272 0,00272
0,101 0,103 0,0118 19,39 0,0679 0,103 0,071 0,00277 0,00277
0,5
0,097 0,099 0,0116 20,61 0,0687 0,099 0,072 0,00283 0,00283
0,093 0,095 0,0113 21,96 0,0696 0,095 0,073 0,00288 0,00288
0,09 0,092 0,0111 23,07 0,0703 0,092 0,074 0,00293 0,00293
1
0,088 0,090 0,0110 23,85 0,0708 0,090 0,074 0,00296 0,00296
0,085 0,087 0,0108 25,11 0,0716 0,087 0,075 0,00301 0,00301
0,083 0,085 0,0107 26,01 0,0721 0,085 0,075 0,00304 0,00304
Q2
0
0,109 0,110 0,0127 16,77 0,0673 0,110 0,071 0,00277 0,00277
0,107 0,108 0,0126 17,25 0,0677 0,108 0,071 0,00280 0,00280
0,105 0,107 0,0124 17,76 0,0681 0,107 0,072 0,00282 0,00282
0,5
0,102 0,104 0,0123 18,56 0,0688 0,104 0,072 0,00286 0,00286
0,098 0,100 0,0120 19,72 0,0696 0,100 0,073 0,00292 0,00292
0,095 0,097 0,0118 20,66 0,0703 0,097 0,074 0,00296 0,00296
1
0,093 0,095 0,0117 21,33 0,0708 0,095 0,074 0,00299 0,00299
0,09 0,092 0,0115 22,41 0,0715 0,092 0,075 0,00303 0,00303
0,087 0,089 0,0113 23,56 0,0722 0,089 0,076 0,00308 0,00308
Q3
0
0,111 0,114 0,0170 12,69 0,0774 0,114 0,083 0,00379 0,00379
0,11 0,113 0,0169 12,87 0,0776 0,113 0,083 0,00381 0,00381
0,108 0,111 0,0167 13,23 0,0781 0,111 0,083 0,00384 0,00384
0,5
0,105 0,108 0,0165 13,80 0,0788 0,108 0,084 0,00389 0,00389
0,103 0,106 0,0163 14,20 0,0793 0,106 0,084 0,00392 0,00392
0,1 0,103 0,0161 14,84 0,0800 0,103 0,085 0,00397 0,00397
1
0,098 0,101 0,0159 15,29 0,0805 0,101 0,085 0,00401 0,00401
0,096 0,099 0,0158 15,76 0,0810 0,099 0,086 0,00405 0,00405
0,093 0,097 0,0155 16,51 0,0818 0,097 0,086 0,00410 0,00410
Q4 0 0,114 0,117 0,0178 11,81 0,0782 0,117 0,084 0,00391 0,00391

55
0,112 0,115 0,0177 12,13 0,0786 0,115 0,084 0,00394 0,00394
0,109 0,112 0,0174 12,64 0,0793 0,112 0,085 0,00399 0,00399
0,5
0,106 0,109 0,0172 13,18 0,0800 0,109 0,085 0,00404 0,00404
0,102 0,105 0,0169 13,95 0,0810 0,105 0,086 0,00411 0,00411
0,099 0,102 0,0166 14,58 0,0818 0,102 0,087 0,00416 0,00416
1
0,095 0,099 0,0163 15,49 0,0828 0,099 0,088 0,00424 0,00424
0,092 0,096 0,0160 16,22 0,0837 0,096 0,088 0,00430 0,00430
0,089 0,093 0,0158 17,00 0,0845 0,093 0,089 0,00436 0,00436
Tabla 9. Cálculo de energía y fuerza específica (sección trapezoidal)
CAUDAL S0 (%) Y0 (m) A0 (m2) F2 (m) Y1 (m) F1 (m) Y2 (m) E0 (m) E1 (m) E2 (m)
Q1
0
0,129 0,0283 0,00182 0,0035 0,00182 0,102 0,130 0,130 0,103
0,124 0,0271 0,00168 0,0038 0,00168 0,098 0,125 0,125 0,099
0,119 0,0259 0,00155 0,0041 0,00155 0,095 0,120 0,120 0,097
0,5
0,118 0,0257 0,00152 0,0042 0,00152 0,093 0,119 0,119 0,095
0,115 0,0250 0,00145 0,0044 0,00145 0,091 0,116 0,116 0,093
0,111 0,0240 0,00135 0,0047 0,00135 0,088 0,112 0,112 0,090
1
0,109 0,0236 0,00131 0,0049 0,00131 0,086 0,110 0,110 0,088
0,106 0,0229 0,00124 0,0051 0,00124 0,084 0,107 0,107 0,086
0,102 0,0220 0,00115 0,0055 0,00115 0,082 0,103 0,103 0,084
Q2
0
0,132 0,0290 0,00190 0,0036 0,00190 0,118 0,133 0,133 0,119
0,128 0,0281 0,00179 0,0038 0,00179 0,115 0,129 0,129 0,116
0,125 0,0273 0,00171 0,0040 0,00171 0,113 0,126 0,126 0,114
0,5
0,12 0,0262 0,00158 0,0043 0,00158 0,108 0,121 0,121 0,109
0,118 0,0257 0,00153 0,0045 0,00153 0,104 0,119 0,119 0,105
0,115 0,0250 0,00145 0,0047 0,00145 0,102 0,116 0,116 0,103
1
0,112 0,0243 0,00138 0,0049 0,00138 0,098 0,113 0,113 0,099
0,11 0,0238 0,00133 0,0051 0,00133 0,095 0,111 0,111 0,097
0,106 0,0229 0,00124 0,0055 0,00124 0,091 0,107 0,107 0,093
Q3
0
0,144 0,0319 0,00230 0,0054 0,00230 0,121 0,145 0,145 0,122
0,14 0,0309 0,00218 0,0057 0,00218 0,119 0,141 0,141 0,120
0,137 0,0302 0,00209 0,0059 0,00209 0,117 0,138 0,138 0,118
0,5
0,134 0,0295 0,00200 0,0062 0,00200 0,116 0,135 0,135 0,117
0,129 0,0283 0,00186 0,0066 0,00186 0,114 0,131 0,131 0,115
0,127 0,0278 0,00180 0,0068 0,00180 0,112 0,129 0,129 0,113
1
0,122 0,0266 0,00167 0,0074 0,00167 0,111 0,124 0,124 0,112
0,119 0,0259 0,00160 0,0077 0,00160 0,108 0,121 0,121 0,109
0,116 0,0252 0,00152 0,0081 0,00152 0,106 0,118 0,118 0,107
Q4
0
0,152 0,0339 0,00256 0,0052 0,00256 0,131 0,153 0,153 0,132
0,15 0,0334 0,00250 0,0053 0,00250 0,128 0,151 0,151 0,129
0,147 0,0326 0,00240 0,0056 0,00240 0,125 0,148 0,148 0,126
0,5
0,145 0,0322 0,00234 0,0057 0,00234 0,121 0,146 0,146 0,122
0,142 0,0314 0,00224 0,0059 0,00224 0,117 0,143 0,143 0,118

56
0,139 0,0307 0,00215 0,0062 0,00215 0,113 0,140 0,140 0,114
1
0,135 0,0297 0,00204 0,0066 0,00204 0,110 0,137 0,137 0,111
0,132 0,0290 0,00195 0,0068 0,00195 0,107 0,134 0,134 0,108
0,128 0,0281 0,00184 0,0073 0,00184 0,104 0,130 0,130 0,105
Profundidad crítica (yc), Energía y fuerza específica mínima
Tabla 10. Ecuaciones de puntos críticos
Tabla 11. Cálculo de puntos críticos (sección rectangular)
CAUDAL S0 (%) Yc (m) Emín (m) Fmín (m
2
)
Q1
0
0,0317 0,0476 0,001510,5
1
Q2
0
0,0324 0,0487 0,001580,5
1
Q3
0
0,0396 0,0593 0,002350,5
1
Q4
0
0,0406 0,0609 0,002470,5
1
Tabla 12. Cálculo de puntos críticos (sección trapezoidal)
CAUDAL S0 (%) Yc (m) Emín (m) Fmín (m
2
)
Q1 0 0,0315 0,0469 0,0002989

57
0,5
1
Q2
0
0,0322 0,0479 0,00029910,5
1
Q3
0
0,0392 0,0582 0,00031490,5
1
Q4
0
0,0402 0,0597 0,0003190,5
1
Pérdidas de energía (m)
Potencia disipada (Watt)

58
Tabla 13. Cálculos de pérdidas y potencia (sección rectangular)
CAUDAL So (%) ΔE (m) P (Watt)
Q1
0
0,0381 1,368
0,0358 1,285
0,0312 1,119
0,5
0,0266 0,953
0,0219 0,786
0,0184 0,660
1
0,0161 0,576
0,0125 0,449
0,0102 0,365
Q2
0
0,0393 1,410
0,0370 1,328
0,0347 1,245
0,5
0,0313 1,121
0,0266 0,954
0,0231 0,829
1
0,0208 0,745
0,0173 0,619
0,0138 0,493
Q3
0
0,0310 1,110
0,0298 1,069
0,0275 0,986
0,5
0,0240 0,862
0,0217 0,779
0,0182 0,654
1
0,0159 0,571
0,0136 0,488
0,0101 0,363

59
Q4
0
0,0329 1,181
0,0306 1,098
0,0272 0,975
0,5
0,0237 0,850
0,0191 0,685
0,0156 0,560
1
0,0110 0,394
0,0075 0,270
0,0040 0,145
Tabla 14. Cálculos de pérdidas y potencia (sección trapezoidal)
CAUDAL So (%) ΔE1-2 (m) P (Watt)
Q1
0
0,026 0,918
0,025 0,882
0,023 0,812
0,5
0,024 0,845
0,023 0,809
0,022 0,773
1
0,022 0,771
0,021 0,736
0,019 0,666
Q2
0
0,014 0,496
0,013 0,460
0,012 0,425
0,5
0,012 0,424
0,014 0,493
0,013 0,458
1
0,014 0,492
0,015 0,526
0,015 0,524
Q3
0
0,023 1,125
0,021 1,030
0,020 0,983
0,5
0,018 0,889
0,016 0,748
0,016 0,749
1
0,012 0,562
0,012 0,563

60
0,011 0,518
Q4
0
0,021 1,073
0,022 1,123
0,022 1,124
0,5
0,024 1,223
0,025 1,273
0,026 1,322
1
0,025 1,274
0,025 1,274
0,024 1,225
Tabla 15. Comparación de las dos secciones
SECCIÓN RECTANGULAR SECCIÓN TRAPEZOIDAL
CAUDAL S0 (%) Q (m3/s) E1 (m) E2 (m) ΔE1-2 (m) P (Watt) E1 (m) E2 (m) ΔE1-2 (m) P (Watt)
Q1
0 0,00351
0,00354
0,1084 0,0702 0,0381 1,3677 0,1298 0,1033 0,0265 0,9180
0,1064 0,0706 0,0358 1,2850 0,1249 0,0994 0,0254 0,8817
0,1026 0,0713 0,0312 1,1193 0,1200 0,0965 0,0234 0,8117
0,5 0,00352
0,0987 0,0721 0,0266 0,9528 0,1190 0,0946 0,0244 0,8445
0,0948 0,0729 0,0219 0,7856 0,1160 0,0927 0,0233 0,8091
0,0920 0,0736 0,0184 0,6598 0,1121 0,0898 0,0223 0,7729
1 0,00359
0,0901 0,0740 0,0161 0,5756 0,1101 0,0879 0,0222 0,7713
0,0872 0,0747 0,0125 0,4492 0,1072 0,0860 0,0212 0,7357
0,0853 0,0751 0,0102 0,3647 0,1033 0,0841 0,0192 0,6664
Q2
0 0,00412
0,00366
0,1104 0,0711 0,0393 1,4101 0,1328 0,1190 0,0138 0,4963
0,1085 0,0715 0,0370 1,3276 0,1289 0,1160 0,0128 0,4605
0,1065 0,0718 0,0347 1,2449 0,1259 0,1141 0,0119 0,4248
0,5 0,00325
0,1036 0,0724 0,0313 1,1205 0,1210 0,1092 0,0118 0,4240
0,0998 0,0732 0,0266 0,9541 0,1190 0,1053 0,0138 0,4935
0,0969 0,0738 0,0231 0,8288 0,1161 0,1033 0,0128 0,4578
1 0,00361
0,0950 0,0742 0,0208 0,7451 0,1132 0,0994 0,0137 0,4917
0,0921 0,0748 0,0173 0,6192 0,1112 0,0965 0,0147 0,5256
0,0893 0,0755 0,0138 0,4930 0,1073 0,0927 0,0146 0,5239
Q3
0 0,00493
0,00493
0,1135 0,0825 0,0310 1,1100 0,1452 0,1219 0,0233 1,1246
0,1126 0,0827 0,0298 1,0687 0,1413 0,1200 0,0213 1,0302
0,1107 0,0832 0,0275 0,9860 0,1384 0,1180 0,0204 0,9833
0,5 0,00492
0,1078 0,0838 0,0240 0,8617 0,1354 0,1170 0,0184 0,8891
0,1059 0,0842 0,0217 0,7787 0,1305 0,1150 0,0155 0,7483
0,1031 0,0848 0,0182 0,6541 0,1286 0,1131 0,0155 0,7490
1 0,00493
0,1012 0,0853 0,0159 0,5710 0,1237 0,1121 0,0116 0,5619
0,0994 0,0858 0,0136 0,4878 0,1208 0,1092 0,0117 0,5633
0,0966 0,0865 0,0101 0,3629 0,1179 0,1072 0,0107 0,5178

61
Q4
0 0,00529
0,00512
0,1166 0,0836 0,0329 1,1810 0,1532 0,1318 0,0214 1,0733
0,1147 0,0840 0,0306 1,0985 0,1512 0,1288 0,0224 1,1232
0,1118 0,0846 0,0272 0,9745 0,1483 0,1259 0,0224 1,1237
0,5 0,00559
0,1090 0,0853 0,0237 0,8504 0,1463 0,1219 0,0244 1,2229
0,1052 0,0861 0,0191 0,6846 0,1434 0,1180 0,0254 1,2726
0,1024 0,0868 0,0156 0,5601 0,1404 0,1141 0,0264 1,3222
1 0,00448
0,0987 0,0877 0,0110 0,3941 0,1365 0,1111 0,0254 1,2735
0,0959 0,0884 0,0075 0,2695 0,1336 0,1082 0,0254 1,2739
0,0932 0,0892 0,0040 0,1452 0,1297 0,1053 0,0244 1,2255
Para determinar la ubicación de las energías E1 y E2, ver gráfica 8.

60
SECCIÓN RECTANGULAR
Gráfica 1. Curva de energía y fuerza específica para un Q1 = 0.00354 m
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11
ProfundidaddeFlujoY(m)
Energía Específica E (m)
CURVA DE ENERGÍA ESPECÍFICA
Y2 = 0.0672
Yc = 0.0317
Y1 = 0.0120
Emín = 0.0476 E2 = 0.0707 E0 = E1 = 0.1058
Y0 = 0.1043
ΔE1-2 = 0.0351
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0024 0,0026 0,0028
Fuerza Específica Fe (m2)
CURVA DE FUERZA ESPECÍFICA
Fmín = 0.00151 F1 = F2 = 0.00273

61
Curva de energía y fuerza específica para un Q1 = 0.00354 m
3
/s Y SO = 0% (Diseño en MATLAB)

62
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10
Y2 = 0.0696
Yc = 0.0317
Y1 = 0.0113
Emín = 0.0476 E2 = 0.0729 E0 = E1 = 0.0952
Y0 = 0.0933
ΔE1-2 = 0.0223
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0024 0,0026 0,0028 0,0030
Fmín = 0.00151 F1 = F2 = 0.00288

63
3
/s Y SO = 0.5% (Diseño en MATLAB)

64
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090
Energía Específifca E (m)
Y0 = 0.0853
Yc = 0.0317
Y1 = 0.0109
Emín = 0.0476 E2 = 0.0746 E0 = E1 = 0.0875
Y2 = 0.0715
ΔE1-2 = 0.0129
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035
Fmín = 0.00151 F1 = F2 = 0.00300

65
3

66
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12
Yc = 0.0324
Emín = 0.0487 E0 = E1 = 0.1085
Y1 = 0.0126
E2 = 0.0715
Y2 = 0.0677
Y0= 0.1070
ΔE1-2 =0.037
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0024 0,0026 0,0028 0,0030
F1 = F2 = 0.00280Fmín = 0.00158

67
3

68
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11
Y2 = 0.0696
E2 = 0.0748
Yc = 0.0324
Emín = 0.0487
Y1 = 0.0120
E0 = E1 = 0.1001
Y0 = 0.0983
ΔE1-2 =0.0253
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,0014 0,0019 0,0024 0,0029 0,0034
Fmín = 0.00158 F1 = F2 = 0.00291

69
3
/s Y SO = 0.5%

70
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10
Yc = 0.0324
Emín = 0.0487 E0 = E1 = 0.0921
Y1 = 0.0115
E2 = 0.0748
Y2 =
0.0715
Y0 = 0.0900
ΔE1-2 =0.0173
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,0015 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035
Fmín = 0.00158 F1 = F2 = 0.00303

71
3

72
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12
Y2 = 0.0777
Yc = 0.0396
E2 = 0.0828Emín = 0.0593
Y1 = 0.0169
E0 = E1 = 0.1122
Y0 = 0.1097
ΔE1-2 =0.0294
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0022 0,0024 0,0026 0,0028 0,0030 0,0032 0,0034 0,0036 0,0038 0,0040
Fmín = 0.00235 F1 = F2 = 0.00381

73
3
/s Y SO = 0%

74
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11
Y2 = 0.0794
Yc = 0.0396
Y1 = 0.0163
E2 = 0.0843Emín = 0.0593 E0 = E1 = 0.1056
Y0 = 0.1027
ΔE1-2 =0.0213
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0022 0,0027 0,0032 0,0037 0,0042
Fmín = 0.00235 F1 = F2 = 0.00393

75
3
/s Y SO = 0.5%

76
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,055 0,060 0,065 0,070 0,075 0,080 0,085 0,090 0,095 0,100
Y2 = 0.0811
Yc = 0.0396
Y1 = 0.0158
Emín = 0.0593 E2 = 0.0858 E0 = E1 = 0.0991
Y0 = 0.0957
ΔE1-2 =0.0133
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,0020 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040 0,0045
Emín = 0.00235 F1 = F2 = 0.00405

77
3
/s Y SO = 1.0%.

78
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12
Y2 = 0.0787
Yc = 0.0406
Y1 = 0.0176
Emín = 0.0609 E2 = 0.0841 E0 = E1 = 0.1144
Y0 = 0.1117
ΔE1-2 =0.0303
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0024 0,0026 0,0028 0,0030 0,0032 0,0034 0,0036 0,0038 0,0040
Fmín = 0.00247 F1 = F2 = 0.00395

79
3

80
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11
Y2 = 0.1023
Yc = 0.0406
Y1 = 0.0169
E2 = 0.0861 E0 = E1 = 0.1055
Y2 = 0.0810
Emín = 0.00609
ΔE1-2 =0.0194
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0020 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040 0,0045
Fmín = 0.00247 F1 = F2 = 0.00410

81
3

82
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,055 0,060 0,065 0,070 0,075 0,080 0,085 0,090 0,095 0,100
Y2 = 0.0837
Yc = 0.0406
Y1 = 0.0160
Emín = 0.0609 E2 = 0.0884 E0 = E1 = 0.0960
Y0 = 0.0920
ΔE1-2 = 0.0076
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,0020 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040 0,0045
Fmín = 0.00247 F1 = F2 = 0.00496

83
3
/s Y SO = 1.0%

84
SECCIÓN TRAPEZOIDAL
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13
Profundidaddeflujo(m)
Energía específica (m)
Y2=0.0983
E2=0.0998Emín=0.0469
Y1=0.0038
Yc=0.0315
Yo=0.124
Eo=E1=0.1249
ΔE1-2 =0.0251
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018
Fuerza específica (m2)
F1=F2=0.00168Fmín=0.00030

85
3

86
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12
Y2=0.0907
E2=0.0998Emín=0.0469
Y1=0.0044
Yc=0.0315
Yo=0.1147
Eo=E1=0.1249
ΔE1-2 =0.0233
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016
F1=F2=0.00144Fmín=0.00030

87
3

88
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12
Y2=0.0840
E2=0.0860Emín=0.0469
Y1=0.0052
Yc=0.0315
Yo=0.1057
Eo=E1=0.1069
ΔE1-2 =0.0209
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,00025 0,00045 0,00065 0,00085 0,00105 0,00125 0,00145
F1=F2=0.00123Fmín=0.00030

89
3

90
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14
Y2=0.1153
E2=0..1164Emín=0.0479
Y1=0.0038
Yc=0.0322
Yo=0.1283
Eo=E1=0.1292
ΔE1-2 =0.0128
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020
F1=F2=0.00180Fmín=0.00030

91
3

92
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13
Y2=0.1047
E2=0..1059Emín=0.0479
Y1=0.0045
Yc=0.0322
Yo=0.1177
Eo=E1=0.1287
ΔE1-2 =0.0128
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016
F1=F2=0.00152Fmín=0.00030

93
3

94
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12
Y2=0.0947
E2=0..0962Emín=0.0479
Y1=0.0052
Yc=0.0322
Yo=0.1093
Eo=E1=0.1106
ΔE1-2 =0.0143
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014
F1=F2=0.00132Fmín=0.00030

95
3

96
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
Y2=0.1190
E2=0.12Emín=0.0582
Y1=0.0057
Yc=0.0392
Yo=0.1403
Eo=E1=0.1416
ΔE1-2 =0.0217
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,0002 0,0007 0,0012 0,0017 0,0022 0,0027
F1=F2=0.00219Fmín=0.00031

97
3

98
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14
Y2=0.1140
E2=0.1150Emín=0.0582
Y1=0.0066
Yc=0.0392
Yo=0.130
Eo=E1=0.1315
ΔE1-2 =0.0165
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020
F1=F2=0.00189Fmín=0.00031

99
3

100
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13
Energia específica (m)
Y2=0.1083
E2=0.1095Emín=0.0582
Y1=0.0077
Yc=0.0392
Yo=0.119
Eo=E1=0.1208
ΔE1-2 =0.0113
Y2=0.1083
E2=0.1095Emín=0.0582
Y1=0.0077
Yc=0.0392
Yo=0.119
Eo=E1=0.1208
ΔE1-2 =0.0113
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018
F1=F2=0.00160Fmín=0.00031

101
3

102
3
/s Y SO = 0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
Y2=0.1288
E2=0.1288Emín=0.0597
Y1=0.0054
Yc=0.0402
Yo=0.1497
Eo=E1=0.1509
ΔE1-2 =0.0221
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030
F1=F2=0.00249Fmín=0.00032

103
3
/s Y SO = 0%

104
3
/s Y SO = 0.5%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
Y2=0.1170
E2=0.1180Emín=0.0597
Y1=0.0059
Yc=0.0402
Yo=0.142
Eo=E1=0.1434
ΔE1-2 =0.0254
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025
F1=F2=0.00225Fmín=0.00032

105
3

106
3
/s Y SO = 1.0%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14
Y2=0.1070
E2=0.1082Emín=0.0597
Y1=0.0069
Yc=0.0402
Yo=0.1317
Eo=E1=0.1332
ΔE1-2 =0.0251
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022
F1=F2=0.00194Fmín=0.00032

107
3

108
5. ANÁLISIS DE GRÁFICAS Y RESULTADOS
De acuerdo a las gráficas se pudo observar que las pérdidas de energía
disminuían a medida que la pendiente aumentaba y el caudal permanecía
constante. De igual forma, las profundidades de flujo disminuían para las
mismas características.
Se observó que los resultados obtenidos en MATLAB mostraban las curvas
con las mismas características que realizamos en Excel.
A medida que el caudal aumentaba y la pendiente permanecía constante, las
pérdidas de energía aumentaban.
Los caudales que se utilizaron en las pruebas de laboratorio estaban entre
y , ya que si se utilizaba un caudal menor o mayor
de este rango, el salto hidráulico no se producía.
El número de Froude se encontró en un rango de 3.44 y 5.10, lo que nos indica
que el resalto no presentó ninguna periodicidad, presentó pequeñas
ondulaciones de la superficie debido a bajas velocidades y turbulencia. Tuvo
disipación de energía del 15% al 45%.

109
6. CONCLUSIONES
Se construyó un modelo a escala real del canal de sección trapezoidal para el
estudio del salto hidráulico a partir de un diseño previo donde se realizaron los
ensayos determinando las variables.
Se determinaron las características fundamentales del salto hidráulico en los
dos tipos de sección (tanto en la rectangular como en la trapezoidal) y se
encontró que las pérdidas de energía fueron menores en el canal trapezoidal;
esto nos puede llevar a concluir a que ésta sección es la sección que presenta
las mejores condiciones, hidráulicamente hablando.
Las ecuaciones usadas para los cálculos fueron modificadas de acuerdo a la
geometría del canal, es decir, para la sección trapezoidal.
Se pudo concluir que las variables que influían en la formación del resalto
hidráulico fueron, básicamente, el caudal (Q) y la abertura de la compuerta (h)
ya que si se excedían los límites de estas dos variables, era imposible que el
resalto se formara.
Al hacer la comparación entre los cálculos de los dos tipos de secciones,
encontramos que el canal de sección rectangular generó más pérdidas de
energía que en el canal de sección trapezoidal debido a que en éste, la altura

110
del resalto fue mucho mayor. Lo que significa que para estructuras de
disipación de energía, la sección rectangular sería la mejor opción.
En cuento a la potencia disipada encontramos mayores valores en la sección
rectangular, ya que ésta tiene una relación directamente proporcional con las
pérdidas de energía, es decir, si éstas son mayores la potencia es mayor y
viceversa.

111
5. RECOMENDACIONES
Para la realización de futuros proyectos se debería cambiar la válvula
reguladora del caudal. Así mismo, una construcción de un canal de menor
base ya que por ser tan grande, son menores las posibilidades que se presente
el resalto hidráulico.
Para obtener buenos resultados en el desarrollo de futuras prácticas es
necesario que se tengan en cuenta diversos factores como: una buena
visualización en las lecturas del limnímetro, un correcto aforo, así como
también, un manejo preciso del cronómetro.
Instalar una escala adecuada para la medición de pendientes.
Es recomendable una mejor distribución del tiempo para la ejecución de los
ensayos y la elaboración del informe debido a que no es complejo realizarlo y
solo necesita de dedicación.
Desearíamos que la Universidad y por ende el Programa de Ingeniería Civil
brinden mayor apoyo a este tipo de proyectos. El canal de sección trapezoidal
queda como un elemento más para el laboratorio de Hidráulica de la
Universidad para que pueda ser utilizado en futuras prácticas y por qué no, en
futuros proyectos.

112
Algunas destrezas en cuanto al manejo de un software ya que fue necesario
recurrir a otro programa para realizar las debidas comparaciones entre los dos
tipos de secciones de canal (tanto rectangular como trapezoidal).

113
BIBLIOGRAFÍA
VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos. Bogotá: McGraw Hill, 1994. p. 21
RODRÍGUEZ DÍAZ. Hidráulica experimental. Bogotá: Escuela colombiana de
ingeniería, 2001. p. 262
CADAVID R. Hidráulica de canales fundamentales. Medellín: Fondo editorial
Universidad EAFIT, 2006. p. 235
NAUDASCHER. Hidráulica de canales. México: Limusa, 2000. p. 44
FRENCH. Hidráulica de canales abiertos. México: McGraw-Hill, 1993. p. 94
EYSSAUTIER DE LA MORA, Maurice. “Metodología de la investigación –
Desarrollo de la inteligencia”, 4ª Ed., Thomson Learning, Bogotá, Colombia, 2003.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Normas Colombianas para
la presentación de trabajos de investigación. Segunda actualización. Santafé de
Bogotá D.C.: ICONTEC, 1996. 126p. NTC 1307.
http://www.unesco.org.uy/phi/libros/obrashidraul/Cap8.html

114
ANEXOS
A. COSTOS DE LA INVESTIGACIÓN
RECURSOS MATERIALES
Tabla 1. Presupuesto de materiales, suministros e insumos
CONTENIDO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO ($) VALOR TOTAL ($)
Memoria USB 2 GB UN 2 40.000 80.000
CD’s UN 3 1200 3.600
Resma papel carta UN 1 9.500 9.500
Cartuchos de tinta Negra UN 2 55.000 110.000
Cartuchos de tinta Color UN 1 82.000 82.000
Fólder A-Z UN 1 9.500 9.500
Fotocopias UN 150 50 7.500
Calculadora UN 1 340000 340.000
Esferos UN 6 4500 27.000
Portaminas UN 2 21.700 43.400
Tubo de Minas UN 4 4.500 18.000
Llamadas telefónicas Minutos 700 200 140.000
Canal trapezoidal UN 1 1.000.000 1.000.000
TOTAL 1.870.500
RECURSOS INSTITUCIONALES
Las siguientes instituciones aportaron información apropiada para orientar la
investigación:
 UNIVERSIDAD DE LA SALLE

115
RECURSOS TECNOLÓGICOS
Tabla 2. Presupuesto de material tecnológico
CONCEPTO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO ($) VALOR TOTAL ($)
Computador UN 1 2.800.000 2.800.000
Internet Hr 250 1.500 375.000
Impresiones Color Hojas 75 250 18.750
Impresiones B/N Hojas 180 100 18.000
TOTAL 3.211.750
RECURSOS HUMANOS
Tabla 3. Presupuesto para recursos humanos
CARGO
No. HORAS POR
SEMANA
No.
DÍAS
TOTAL
HORAS
VALOR
TOTAL($)
Investigadores
Investigadores
principales
8 80 640
Director temático
Co investigadores
16 128.000
Asesora
metodológica
2 16 64 148.148
TOTAL $ 263.248
RECURSOS FINANCIEROS
Tabla 4. Presupuesto global
FUENTES DE FINANCIACIÓN
RUBROS
APORTES DE LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE
INVESTIGADORES TOTAL
Recursos Materiales $ 1.870.500 $ 1.870.500
Recursos Tecnológicos $ 3.211.750 $ 3.211.750
Recursos Humanos $ 263.248 $ 263.248
Subtotal $ 263.248 $ 5.082.250
Imprevistos (5%) $ 254.113 $ 254.113
TOTAL $ 5.599.611
Valor asumido por la Universidad de La Salle, según acuerdo 175 de noviembre 20 de 2007.
Valor asumido por la Universidad de La Salle, según contrato laboral.

116
B. FORMATOS Y DATOS DE ENTRADA
RESALTO HIDRÁULICO
Universidad de la Salle Ancho del canal: 20 cm
Programa de Ingeniería Civil Temperatura: 17 ºC
Laboratorio de Hidráulica Sección rectangular
Caudal W (Kg) t (seg) S0 (%) y0 (mm) y1 (mm) y2 (mm)
Q1
Q2
Q3
Q4

117
RESALTO HIDRÁULICO
Universidad de la Salle Ancho del canal: 20 cm
Programa de Ingeniería Civil Temperatura: 17 ºC
Laboratorio de Hidráulica Sección trapezoidal
Caudal W (Kg) t (seg) S0 (%) y0 (mm) y1 (mm) y2 (mm)
Q1
Q2
Q3
Q4

118
C. REGISTRO FOTOGRÁFICO
Canal de sección rectangular
Tomando los datos

119
Aforando
Formación del resalto en el canal de sección trapezoidal

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