Este documento describe diferentes tipos de estructuras hidráulicas utilizadas para medir y controlar el caudal de agua en canales, incluyendo vertederos, orificios y compuertas. Explica las fórmulas teóricas para calcular el caudal a través de cada tipo de estructura en función de parámetros como la altura, ancho, profundidad y coeficientes. También proporciona detalles sobre los diferentes diseños como vertederos triangulares, rectangulares, cipolletti y de desborde.

3. Son estructuras
utilizadas en proyectos
hidráulicos, definida
como una obstrucción
ubicada sobre el fondo
de un canal el cual
provee un método para
determinar el caudal que
esta pasando por un
canal con base en la
medición de la
profundidad, existen
diferentes diseños.
Ya sea como estructura
de control de
aprovechamientos
hidráulicos o bien como
estructura para medición
de caudales en obras de

4.  VERTEDEROS DE
PARED O CRESTA
DELGADA
Vertedero
Triangular
Vertedero
Rectangular
Vertedero Cipolletti
Vertedero Estándar
 VERTEDEROS DE
PARED GRUESA
 VERTEDEROS DE
DESBORDE
 VERTEDEROS DE
CAIDA LIBRE

5. Consisten de una
placa delgada,
metálica, que se
instala
transversalmente al
canal y tiene una
escotadura por donde
pasa el agua.
Antes del vertedero se
produce un remanso
de la corriente, la
velocidad con que se
aproxima el agua
disminuye bastante
por lo que a veces la
altura de velocidad se
ignora en el análisis.

6. formula teórica:
C vt: coeficiente del
vertedero
triangular que varía con
H
Donde:
P : altura del vertedero
H : carga sobre el vertedero
Para un vertedero dado:
con
Entalladura
en V
90º
0 0.2 0.4 0.6 0.8 10
0.56
0.58
0.60
0.62
0.64
0.66
Cvt mìnimo para todo
40
60
80
20
coeficiente de vertedero para
vertederos triangulares de pared
delgada.
pies
C
vt

7. Formula teórica:
Donde:
Q : caudal en m3/s
C vr: coeficiente del
vertedero rectangular
b : ancho del canal
H : altura de la superficie
libre corriente arriba por
encima del umbral del
vertedero.
Pw = fondo del área del flujo

8. Vertedero rectangular sin contracción:
Vertedero Rectangular Con Contracción:
𝑸 = 𝒎𝒃𝑯𝟑/𝟐
Presas empleadas como
vertederos
𝑸 = 𝐦𝐛 𝑯 +
𝑽𝟐
𝟐𝒈
𝟑
𝟐
−
𝑽𝟐
𝟐𝒈
𝟑
𝟐
En vertederos
grandes la altura de
velocidad es
despreciable
𝑸 = 𝐦 𝒃 −
𝟐
𝟏𝟎
𝑯 𝑯
𝟑
𝟐
H : carga sobre el vertedero
b: ancho del canal
m: coef. Experimental

9. 𝑄 = 𝐶′
2
3
2𝑔 𝐿 (𝐻 + ℎ𝑉)
3
2− ℎ𝑣
3/2
𝑄 = 𝐶 𝐿 (𝐻+ℎ𝑉)
3
2−ℎ𝑉
3
2
𝑄 = 𝐶 𝐿 𝐻3 2
disminución de caudal por contracciones laterales
caudal por la porción rectangular
igualando C' = C" se obtiene
De esta manera el vertedero cipolletti es un vertedero
trapezoidal, con inclinación de los lados ¼. En el que el
caudal se determina con las fórmulas:
𝑪′ =
𝟐
𝟑
𝟐𝒈 𝟎. 𝟐 𝑯 𝑯𝟑 𝟐
𝑪′′ =
𝟖
𝟏𝟓
𝟐𝒈 𝒕𝒈
𝜽
𝟐
𝑯
𝟓
𝟐
𝒕𝒈
𝜽
𝟐
=
𝟏
𝟒
𝑸 = 𝑪 𝑳 𝑯
𝟑
𝟐
𝑸 = 𝑪 𝑳 (𝑯 + 𝒉𝑽)𝟑 𝟐−𝒉𝑽
𝟑
𝟐

10. Se denominan vertederos
estándar a aquellos que se
fabrican e instalan
siguiendo ciertas
especificaciones.
Vertederos triangulares 90º
Vertederos rectangulares
Vertederos cipolletti

11. Es una estructura en un canal abierto que tiene un umbral vertedor
horizontal por arriba del caudal del cual la presión del fluido se puede
considerar Hidrostática. Están restringidos al intervalo 0,08< H/Lw<0,50
𝑸 = 𝐂vg 𝒃 𝒈
𝟐
𝟑
𝟑/𝟐
𝑯𝟑/𝟐
𝐂vg =
𝟎. 𝟔𝟓
𝟏 +
𝑯
Pw
𝟏/𝟐

12. Se define vertedero de
desborde una estructura como
la figura.
h : altura del vertedero
He : carga sobre el
vertedero
 bocatomas fluviales
 reservorios
𝑄 = 𝐶 𝐿 𝐻𝑒3 2 𝑚3
𝑠𝑔

13. 1. Un vertedero sin contracciones de 7,625 m de largo desagua 10,6 m3/ s a
un canal. El factor de vertedero es m= 1,88. ¿Qué altura Z (precisión de
0,3cm) debe tener el vertedero si la profundidad del agua detrás del
vertedero no puede exceder de 1,83 m?
Solución:
• La altura Z es:

14. 2. Se va instalar en un canal de 2,5m de ancho un vertedero con contracciones
de 1,25 m de altura. El caudal máximo a través del vertedero es 1,70 m3/s
cuando la profundidad total detrás del vertedero es 2,0m. El factor de
vertedero es m= 1,88. ¿Cuál será la anchura del vertedero a instalar?
Solución:
• El ancho del vertedero es:
Como la altura de velocidad es despreciable:

15. Orificio: perforación circular en la pared de un depósito. Se
dice que es de pared delgada cuando el contacto entre el
chorro y la pared del deposito tiene lugar según una línea.
Por efecto de la inercia del movimiento el chorro se contrae
algo después que el agua ha dejado el depósito.

16. Generalmente el orificio es de
dimensiones muy pequeñas. En
la superficie del agua y depósitos
actúa la presión atmosférica.
Donde:
H: carga sobre el orificio
A: sección del orificio
Ac: sección contraída
Vt: velocidad media teórica del
chorro
V: velocidad media real del
chorro

17. Sin contracción y sin
perdidas de carga:
Aplicación del
Bernoulli
Vt: velocidad media
teórica del chorro
H: carga sobre el
orificio

18. 𝑄 = 𝐶𝑑𝐴 2𝑔 𝐻

19. Sustituyendo en el Bernoulli original:
Perdida de
energía
Aplicando Bernoulli a la situación real de flujo
𝑯 =
𝑽𝟐
𝟐𝒈
+ 𝒉𝒑
𝑽 = 𝑪𝑽 𝑽𝒕
= 𝑪𝑽 𝟐𝒈 𝑯 𝐻 =
1
𝐶𝑉2
𝑉2
2𝑔
𝟏
𝑪𝑽𝟐
𝑽𝟐
𝟐𝒈
=
𝑽𝟐
𝟐𝒈
+ 𝒉𝒑 𝒉𝒑 =
𝟏
𝑪𝑽𝟐
− 𝟏
𝑽𝟐
𝟐𝒈
= 𝐾
𝑉2
2𝑔

20. Los orificios de
pared gruesa se
llaman también
tubos cortos y
presentan un
comportamiento
como el que
muestra el
esquema.
Aplicamos
Bernoulli, entre
los puntos 1 y 2.
𝑉 = 𝐶𝑉 2𝑔 𝐻
𝑄 = 𝐶𝑑𝐴 2𝑔 𝐻
Tipos de tubos cortos mas usados
obtenemos:

21. pueden clasificarse:
De fondo: cuando el
agua fluye por
debajo de la
compuerta (
orificios)
Vertical
Radial, de
sector o Tainter
Rodillo
De desborde:
cuando el agua
fluye por encima de
la compuerta
(vertederos).

22. Para descarga sumergida se remplaza el valor 𝑦1 por
la diferencia entre
las profundidades de aguas antes y después de la
compuerta (𝑦1 − 𝑦3):
𝑄 = 𝐶 𝐿 ℎ 2𝑔 𝑦1 − 𝑦3

23. La formula general de la descarga en las
compuertas verticales de descarga libre es:
El valor del coeficiente de descarga C depende
de:
• la geometría de la compuerta,
• de la naturaleza del borde
• de las profundidades antes y después de la
compuerta.
• El fabricante proporciona los valores de este
coeficiente C
𝑄 = 𝐶 𝐿 ℎ 2𝑔 𝑦1

24. La fórmula de la descarga en estas compuertas se obtiene
por de la ecuación de la energía. En las de descarga libre:
Donde:
𝐶′ ∶ 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
L : longitud de la compuerta
𝑦1 : 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎
𝑉1: 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎
𝑄 = 𝐶′
𝐿 ℎ 2𝑔 𝑦1 + 𝛼1
𝑉1
2
2𝑔

25. Hay 2 aspectos para el diseño de las compuertas
• la curva de descarga de la compuerta,
• la distribución de presiones sobre la superficie de
la compuerta.
* mediante la red de corriente,
* a partir de mediciones en prototipos,
* a partir de mediciones en modelos
𝑄 = 𝐶 𝐿 ℎ 2𝑔 𝑦1

26. Imágenes: