Este documento describe diferentes elementos de control de flujo de agua en canales, incluyendo vertederos y compuertas. Explica cómo funcionan vertederos rectangulares de pared delgada y gruesa, así como vertederos triangulares. También cubre el flujo de agua a través y debajo de compuertas, y cómo esto afecta las profundidades de flujo aguas abajo. Finalmente, presenta algunos ejemplos prácticos sobre el cálculo de caudales y dimensiones para diferentes configuraciones de vertederos y compu

1. UT1
FLUJO DE AGUA EN CANALES
1.3.3. ELEMENTOS DE CONTROL

2. ELEMENTOS DE CONTROL
• ELEMENTOS DE CONTROL
Se llama elementos de control a aquellos elementos que se pueden ubicar en la sección
del canal y que imponen unas condiciones de flujo determinadas. Es decir, son elementos
que permiten controlar las condiciones de flujo.
Existen dos tipos básicos de elementos de control:
·Vertederos: Elementos que permiten el paso de agua sobre ellos y que, por
tanto, condicionan el flujo de aguas arriba del elemento. Los vertederos
requieren que se produzca una cierta profundidad de flujo en el canal antes de
que se comience a producir el vertido de agua sobre el vertedero.
·Compuertas: Elementos que permiten el paso de agua bajo ellos, imponiendo
una profundidad de flujo aguas abajo del mismo.

3. • ELEMENTOS DE CONTROL: VERTEDEROS
Existen muchos tipos de vertederos, destacando los siguientes:
θ
RECTANGULAR DE PARED DELGADA REBOSADERO DE PARED GRUESA
TRIANGULAR DE PARED DELGADA CIMACIO DE PARED GRUESA CON TALUD
L
h
a
ELEMENTOS DE CONTROL

4. • FLUJO SOBRE VERTEDEROS
• Vertederos rectangulares de pared delgada: Constituyen la forma mas simple de vertederos de rebose. El
flujo de agua por encima de un vertedero de pared delgada se interpreta igual que la trayectoria de un
proyectil.
• Para el caso de un vertedero de pared delgada rectangular:
a
h
y
Q, V
𝑞 𝑚ℎ 2𝑔ℎ
Caudal unitario: Q=q·L
L=base del rectángulo por el que se realiza el
vertido. Si L es menor que b (base de la sección de
canal rectangular) se debe restar 0,2·h al ancho de
vertido L para hallar el caudal Q.
𝑚 0,434 0,21 ·
1
1
𝑎
ℎ
ELEMENTOS DE CONTROL

5. • EJEMPLO: VERTEDERO DE PARED DELGADA
Que caudal escurre sobre un vertedero plano de altura a=1m ubicado en un canal de sección rectangular de
2.5m de ancho si la carga (h) medida aguas arriba es de 0,42m
a
h
y
Q, V
e
𝑎
ℎ
1
0,42
𝑚 0,434 0,21 ·
1
1
𝑎
ℎ
0,434 0,21 ·
1
1
1
0,4
0,451
𝑞 𝑚ℎ 2𝑔ℎ 0,451 · 0,4 2 · 9,81 · 0,4 0,505 𝑚 / 𝑠 · 𝑚
𝑄 𝑞 · 𝑏 0,505 · 2,5 1,263 𝑚 /𝑠
ELEMENTOS DE CONTROL

6. • EJEMPLO: VERTEDERO DE PARED DELGADA
Si el caudal que escurre sobre un vertedero plano de pared delgada de altura a=1m ubicado en un canal de
sección rectangular de 2.5m de ancho es de Q=2m³/s, determinar el valor de la carga aguas arriba (h)
a
h
y
Q, V
e
𝑚 0,434 0,21 ·
1
1
𝑎
ℎ
0,434 0,21 ·
1
1
1
ℎ
𝑞 0,8 𝑚ℎ 2𝑔ℎ 𝑚ℎ 19,62ℎ
𝑄 𝑞 · 𝑏 𝑞 · 2,5 2 𝑚 /𝑠
𝑞
2
2,5
0,8𝑚 / 𝑠 · 𝑚
0,8 0,434 0,21 ·
1
1
1
ℎ
ℎ 19,62ℎ
Iteración
Resolver ec
h=0,54m
ELEMENTOS DE CONTROL

7. • FLUJO SOBRE VERTEDEROS
• Vertederos de pared delgada triangulares: Constituyen una de las soluciones mas usadas en vertederos de
pared delgada por la gran variedad de caudales que son capaces de gestionar. Estos vertederos se
caracterizan por verter el agua a través de una sección triangular
a
h
y
Q, V
𝑄
8
15
· 𝐶𝑑 · 𝑡𝑔
𝜃
2
2𝑔 · ℎ /
θ
Coeficiente de desagüe (por
defecto se toma =0,58)
ELEMENTOS DE CONTROL

8. • FLUJO SOBRE VERTEDEROS
• Vertederos de pared gruesa: Sobre el vertedero se alcanzará la profundidad de flujo critica.
𝑞
2
3 3
· 2𝑔 · ℎ /
Y=Yc
a
y
ELEMENTOS DE CONTROL
h

9. • FLUJO SOBRE VERTEDEROS
• Flujo aguas abajo de vertederos planos rectangulares de caída recta (pared delgada y gruesa):
ELEMENTOS DE CONTROL

10. • FLUJO SOBRE VERTEDEROS
• Cimacio rectangular de pared gruesa.
𝑄 𝐶𝑑 𝐿 · ℎ /
a
y
ELEMENTOS DE CONTROL
h
a/h 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Cd 3,8 3,88 3,92 3,93 3,94 3,95

11. • DESAGÜE BAJO COMPUERTA
• Cuando tenemos una compuerta definimos un Coeficiente de contracción (Cc=0,61), que dependerá de la altura
libre bajo compuerta (h). Este coeficiente de contracción nos informa de la altura que alcanzará el agua tras su
paso bajo la compuerta (Y=Cc·h). Esta altura se alcanzara a una distancia d=2h salvo indicación de lo contrario.
La transición entre la compuerta y esta altura vendrá dada por una curva decreciente desde la base de la
compuerta hasta el punto obtenido.
• Definida la profundidad de flujo debida a la compuerta, se debe conocer la profundidad de agua aguas abajo,
y determinar a que distancia (D) se alcanzara dicha profundidad para definir las curvas de remanso (FGV) y
dibujar el eje. En caso de atravesarse la línea de flujo critico (flujo rápido tras compuerta y flujo normal lento) se
producirá resalto hidráulico.
h
Y2=0,61·h
d=2h
Y3
D
𝑄 𝐶𝑐 ℎ 𝑏 2𝑔𝑦
Y1
ELEMENTOS DE CONTROL

12. • PRACTICO 5.1
Se desea diseñar un vertedero (a) que asegure un desagüe de Q=3m³/s en un canal rectangular de base
b=3m. Dimensionar la altura del vertedero (a) sabiendo que la relación a/h debe ser igual a 3.
ELEMENTOS DE CONTROL

13. • PRACTICO 5.2
Por un canal de sección rectangular de 4m de ancho circula un caudal de 5m³/s. Si se instala un vertedero plano
rectangular de pared delgada, calcular la altura del vertedero para que la profundidad de flujo (y) aguas
arriba sea de 2.5m.
ELEMENTOS DE CONTROL

14. • PRACTICO 5.3
Por un canal de sección rectangular de 0,6m de ancho circula un caudal de 5 L/s. Si se instala un vertedero de
pared delgada de sección triangular de hmax=0,6m, calcular la altura de vertido (h) sabiendo que Cd=0,59.
Determinar también cual es el caudal máximo que puede evacuar el vertedero (Q para hmax)
a
h
y
Q, V
θ
𝑄
8
15
· 𝐶𝑑 · 𝑡𝑔
𝜃
2
2𝑔 · ℎ /
ELEMENTOS DE CONTROL

15. • PRACTICO 5.4
Un vertedero plano de altura a=1m ubicado en un canal de sección rectangular de 2.5m de ancho. la carga (h)
medida aguas arriba es de 0,42m y el caudal circulante sobre el vertedero es de Q=1,363 m³/s. Determinar
que sucede aguas abajo del vertedero y hallar las profundidades de flujo y el eje hidráulico.
a
h
y
Q, V
e
ELEMENTOS DE CONTROL

16. • PRACTICO 5.5
• En un canal rectangular con un ancho de b=3m , n=0,02 y S0=0,0114 existe una compuerta con una abertura de
h=0,5m que deja pasar un caudal de Q=2,4m³/s, determinar el eje hidráulico que se produce aguas abajo de la
compuerta suponiendo que el canal es muy largo.
Y=h
Y=0,61·h
d=2h
Y=Yn
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