INFORME

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
INFORME N° 4
“CAUDAL A TRAVÉS DE VERTEDERO DE CRESTA ANCHA”
DOCENTE
ASIGNATURA
INTEGRANTES
: Peñalva Gallegos Zandro
: Hidráulica General
:
ALATA LOPEZ ALVARO ELVIS 211160
CUEVA CASILLA GONZALO AMARU 210707
CURASI BARRIENTOS- FABRICIO 210274
CHOQUEPATA PHUÑO JULIO CESAR 210705
DELGADO HANCCO PATRICIA 210709
DEL SOLAR VARGAS JAFET DILSON 210275
ESPIRILLA BAUTISTA WILDOR YERSON 192587
FERNANDEZ ATAYUPANQUI CARLOS 210710
ESCALANTE QUISPE HECTOR JEYSON 210276
CHACMA CCOHUA PERCY 193106
HUAMAN-PAUCAR-CHRISTIAN ALVARO 210713
HUAMANÑAHUI-SEQUEIROS-ZAIT ERIK 211169
HUANCACHOQUE-RAMOS-GONZALO JOSE 211672
HUILLCA-HUAMAN-JHOEL JOHAN 163934
KANA-HAQQUEHUA-JHON KEVIN 200189
LEYVA-CCOICCA-LARRY ANTONY 211673
MAMANI-MAXI-ASTRID SANDRA 193113
MAMANI-MOLLO-JOSE CRISTHIAN 210715
MARCILLA-CHAMPI-SHEYLA SONALY 210278
MASIAS-ORDOÑEZ-ALEXANDER YVANOV 124652
MELENDEZ-AQUIMA-ADLER 210279
MISME-CHOQUEHUANCA-GABRIEL ARTURO 211172
MONTALVO-AYMA-LEONEL ADOLFO 154529
MOTTA-MENDOZA-BERNIE GONZALO 210717
PHOCO-TTITO-REBECA MISHEL 211173
PINEDA-QUINTANILLA-JESUS ALEJANDRO 194985
PUMA-MANOL-LUIS ALBERTO 194937
QUISPE-CUYO-EDDITH 134578
QUISPE-HANCCO-RONALD 200859
QUISPE-RODRIGUEZ-DAYZA 211175
QUISPE-TUNQUE-FRANK RONY 193809
RODRIGUEZ-LLACTAHUAMAN-JHEYSON QUINO 254610
ROMANI-CHAPARRO-RAUL 211674
TTITO-QUISPE-ALEX JOEL 204561
VASQUEZ-PAREJA-CARLOS ADRIANO 210720
VILLENA-SUYLLO-NERY 133408
YUCRA-PAUCAR-RUTH BELLA 210721

2. ZAPATA-CCOA-ARASELI MILAGROS 194993
Espinoza Villafuerte José Alberto 200598
Presentación
Estimado Ingeniero Zandro Peñalva Gallegos,
Es un honor presentarle el siguiente informe correspondiente a las prácticas de laboratorio en
el curso de "Hidráulica General" durante el semestre académico 2023-I. El objetivo principal
de este informe es presentar el análisis y la recreación de un vertedero de cresta ancha en un
canal, con el propósito de visualizar su funcionamiento y calcular con precisión el caudal.
En este documento, detallaremos minuciosamente el procedimiento empleado para
determinar el caudal en un vertedero de cresta ancha. Este proceso involucra la meticulosa
medición de las dimensiones del vertedero y la altura de la carga de agua.
A lo largo de las páginas siguientes, expondremos con claridad y concisión los pasos y
procedimientos realizados durante el ensayo. Además, presentaremos de manera ordenada los
resultados obtenidos, así como los cálculos que respaldan nuestras conclusiones. Nuestro
objetivo es proporcionar un informe completo que no solo refleje nuestro trabajo y esfuerzo,
sino que también contribuya a una comprensión profunda del tema.
Por último, expresaremos nuestras conclusiones derivadas del análisis de los datos
recopilados y proporcionaremos recomendaciones pertinentes para futuras investigaciones o
aplicaciones prácticas. Valoramos enormemente su opinión y perspectiva como ingeniero a
cargo, y esperamos que este informe sea de su total satisfacción. Estamos abiertos a recibir
cualquier observación o sugerencia que pueda tener con el fin de mejorar aún más la calidad
de nuestro trabajo.
Agradecemos sinceramente la oportunidad de llevar a cabo este estudio y presentar nuestros
hallazgos. Esperamos que este informe refleje nuestro compromiso con el rigor académico y
la excelencia en la investigación y análisis. Quedamos a su disposición para cualquier
aclaración adicional que pueda requerir.

3. Introducción
Los vertederos de una manera general consisten en una obstrucción en un determinado canal.
En general un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con
superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma. Los
vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba
que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal.
Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal
aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor
sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Este informe esta enfocada
explícitamente a las aplicaciones de vertederos de cresta ancha.
Los vertederos de cresta ancha soportan el flujo en dirección longitudinal, y se los utiliza
mayormente como aliviadores de exceso de caudales.
Los vertederos de cresta ancha tienen menor capacidad de descarga para igual carga de agua
que los vertederos de cresta delgada y su uso más frecuente es como estructuras de control de
nivel.
Existen estructuras que tienen aplicación muy extendida en todo tipo de sistemas hidráulicos
y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria
diferencia de nivel, normalmente desempeñan funciones de seguridad y control. La estructura
que permite la evacuación de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del
reservorio de agua, son los denominados vertederos. Puede tener las siguientes misiones:
Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el nivel de requerido para el
funcionamiento de la obra de conducción, mantener un nivel casi constante aguas arriba de
una obra de toma, permitiendo que el flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle
con una lámina líquida de espesor limitado.

4. 4. Resumen
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.
Los vertedores de cresta ancha son estructuras hidráulicas utilizadas en ingeniería civil y
ambiental para controlar y regular el flujo de agua en ríos, canales y embalses. A diferencia
de los vertedores de cresta estrecha, que tienen una apertura angosta, los vertedores de cresta
ancha presentan una abertura más amplia y permiten manejar caudales más grandes.
Estos vertedores funcionan aprovechando el principio de la descarga a través de una abertura
en la cresta, donde el agua fluye debido a la diferencia de nivel entre aguas arriba y aguas
abajo de la estructura. La forma y el diseño de la cresta ancha están optimizados para
proporcionar una transición suave y controlada del agua desde la zona de aguas arriba a la
zona de aguas abajo, evitando turbulencias excesivas que podrían causar erosión o
inestabilidad.
Los vertedores de cresta ancha se utilizan en diversas aplicaciones, como el control de
inundaciones, el desvío de agua para riego agrícola, la medición de caudales y el control de
niveles en embalses. Son diseñados teniendo en cuenta factores como el caudal esperado, la
geometría del flujo y las condiciones hidráulicas locales para garantizar un funcionamiento
seguro y eficiente. Estos vertederos son esenciales para el manejo adecuado de los recursos
hídricos y la prevención de desastres relacionados con el agua.
El problema que surge en cuanto al uso de estas geometrías complejas es la dificultad de
determinar a priori la capacidad en función del caudal de agua en las mismas. Numerosos
estudios más o menos experimentales que pretenden evaluar la capacidad hidráulica de este
tipo de dispositivos existen. En este trabajo, haremos un estudio teórico del comportamiento
de diferentes vertederos hidráulicos a fin de conocer su caracterización matemática. Luego un
modelo de geometría computacional creado para estudiar las características de 3 tipos de
vertederos en pared delgada de forma: triangular, rectangular y trapezoidal en la versión
educacional del modelo ANSYS Fluent: ANSYS R15.0 Academic.

5. Las ecuaciones Promediadas de Reynolds Navier-Stokes (RANS) están aplicadas para
describir el flujo de agua en un canal rectangular abierto que tiene un vertedero aguas abajo.
El modelo de turbulencia de las dos ecuaciones k -e en tres dimensiones está adoptado para la
simulación numérica. El método fraccionado de Volumen de Fluido (VOF) está utilizado
también. Este método es eficiente para tratar problemas complicados de superficie libre. Los
resultados de la simulación están validados usando datos experimentales de altura de agua.
Los perfiles de superficies libres de los flujos del agua del canal y entre los vertederos de
pared delgada de forma triangular, rectangular y trapezoidal han sido dibujados para poder
visualizar la elevación del agua dentro del canal provocada por la presencia de los vertederos.
Las medidas realizadas han sido hechas para varios caudales con el fin de poder presentar la
curva de evolución de la altura de agua en función del caudal.
5. Objetivos
5.1. Objetivo General
● Determinar la relación entre la altura aguas arriba del vertedero y el flujo de agua
sobre un vertedero de cresta ancha.
5.2. Objetivos Específicos
● Calcular el coeficiente de descarga
● Comparar la descarga con el caudal medido
6. Marco teórico
CAÍDAS SOBRE PRESAS
Las presas son un tipo de estructuras de control, se tratan de elementos instalados en los
canales abiertos que cumplen o varían las siguientes funciones:
➢ Evaluación del nivel de agua.
➢ Generación de un salto en el terreno para aprovechar el salto natural y generar energía
mediante energía hidráulica.
➢ Regulación de la descarga y protección contra inundaciones.
➢ Medición de la descarga.

6. NÚMERO DE FROUDE
El número de Froude señala la relación que existe entre las fuerzas inerciales y las fuerzas
gravitatorias para un fluido en canales abiertos.
Donde:
v: Velocidad media del flujo
g: Aceleración de la gravedad
Dh: Profundidad hidráulica
El flujo de fluido en un canal abierto se clasifica en tres regímenes, de acuerdo al valor del
número de Froude:
➢ Cuando NF < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o subcrítico.
➢ Cuando NF = 1 el flujo recibe el nombre de flujo crítico.
➢ Cuando NF < 1 el movimiento se lleva a cabo en régimen rápido o supercrítico.
TIPOS DE FLUJO
FLUJO SUBCRÍTICO
Para este régimen de flujo las fuerzas inerciales son sobrepasadas en importancia por las
gravitacionales; en el flujo se tienen velocidades y pendientes bajas, pero las profundidades
de la lámina del agua, por el contrario, son mayores que las que se presentan en el flujo
supercrítico. Para este tipo de flujo un aumento en la energía se traduce en un aumento en la
profundidad de la lámina de agua. El número de Froude en este estado es menor a 1.

7. Es el flujo donde el nivel de agua es más alto, por lo tanto el agua fluye a una velocidad
menor o más baja.
FLUJO SUPERCRÍTICO
Las fuerzas inerciales presentan una influencia mucho mayor que las fuerzas gravitacionales.
Además de esto, el flujo se presenta a velocidades y pendientes altas, y a profundidades más
pequeñas. Cuando existe un flujo de este tipo en un canal un aumento en la cantidad de
energía provoca una disminución de la profundidad de la lámina de agua. El número de
Froude, en este caso, es mayor a Este estado de flujo propicia la formación de resaltos
hidráulicos; estos aumentan su capacidad de disipación de energía en ciertos intervalos,
alcanzando la mayor capacidad para flujos con Froude mayores a 9.
En otras palabras, es aquel donde el nivel de agua es menor, por lo tanto la velocidad del flujo
es mayor.
Se produce una transición del cambio de uno de los tipos de flujo al otro, que está delimitada
por la profundidad crítica.
CONDICIONES DE CAÍDA
➢ CAÍDA LIBRE
Cae bajo la influencia exclusiva de la gravedad.

8. CHORRO SUMERGIBLE
Se sumerge desde un punto más profundo en un fluido, como un chorro de agua que sale
desde debajo de la superficie.
NAPA
Es la superficie en la que la presión del agua es igual a la presión atmosférica. El nivel de la
napa puede variar según las condiciones climáticas y el uso del agua en la zona.
COEFICIENTE DE DESCARGA
El coeficiente de descarga es un valor adimensional que se utiliza para describir la eficiencia
con la que un fluido fluye a través de un orificio, una válvula u otro dispositivo.
Relación entre caudal real y teórico(Maximo)
7. Materiales y Equipos Empleados
7.1 Materiales Empleados
Estación meteorológica: Si es relevante, se necesita información sobre la temperatura, la
presión atmosférica y la velocidad del viento, ya que estos factores pueden afectar las
mediciones de caudal.
Cronómetro o temporizador: Para medir el tiempo necesario para llenar el recipiente de
calibración y calcular el caudal.
Instrumentos de medición de nivel de agua: Reglas graduadas, escalas o sondas para medir
con precisión los niveles de agua aguas arriba y aguas abajo del vertedero.
Herramientas de ajuste y calibración: En caso de que sea necesario realizar ajustes en el
vertedero o en los dispositivos de medición.

9. Dispositivos de registro de datos (opcional): Si deseas automatizar la recopilación de datos,
podrías utilizar sensores y registradores de datos para medir y registrar los niveles de agua y
el tiempo directamente.
Equipo de comunicación: Si estás trabajando en equipo, radios o teléfonos móviles para
coordinar las actividades y comunicarte eficazmente.
7.2 Equipos Empleados
Cresta:
Es la parte superior de la pared ancha por donde fluye el agua, su forma y dimensiones son
importantes para poder determinar la relación entre la altura del agua arriba y la tasa de flujo.
Medidores de nivel:
Los medidores de nivel pueden ser reglas graduadas (limnímetros) o sensores que miden la
altura del agua sobre la cresta del vertedor. Esta altura, también conocida como “carga” o
“carga de agua”, es fundamental para calcular el caudal utilizando ecuaciones hidráulicas
específicas para el tipo de vertedor.

10. Sensores de presión:
Los sensores de presión se utilizan para medir la presión del agua en la base de la cresta o en
el canal aguas arriba del vertedor. Esta presión está directamente relacionada con la altura del
agua sobre la cresta y se utiliza para determinar el caudal.
Canal de salida:
El canal de salida recoge el agua que fluye sobre la cresta del vertedor y lo dirige aguas
abajo. Este canal suele estar diseñado para minimizar turbulencias y garantizar una transición
suave del flujo del vertedor al canal aguas abajo.
8. Procedimiento
8.1 Preparación:
● Seleccionar un vertedero de cresta ancha adecuado para el rango de caudal esperado y
la aplicación específica.
● Asegurarse de que el canal esté limpio y sin obstrucciones.
● Encendemos el canal, colocando el caudal deseado para el análisis

11. 8.2 Medición de Parámetros
● Medir la longitud L de la cresta del vertedero.
● Medir la altura H del agua aguas arriba de la cresta. Esto se hace utilizando una regla
graduada o un nivel de agua.
● Coeficiente de descarga (Cd), si está disponible. En caso contrario, puede usar un
valor estándar.
8.3 Cálculo del Caudal
● Calcular el caudal Q utilizando la ecuación de Francis-Weir y los valores medidos de
L y H.

12. 8.4 Validación de los Resultados y registro de datos
● Comparar los resultados obtenidos con el caudal esperado y otros métodos de
medición si es posible.
9. Registro de Datos
Magnitud Valor medido
h 12.4 cm
b 30 cm
EO 6.5 cm
e 44 cm
10. Procesamiento y cálculo de datos
h=12.4 cm
b= 30 cm
E0= 6.5 cm
e=44 cm
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el caudal:

13. 11. Discusión
El caudal a través de un vertedero de cresta ancha es un concepto relevante en la ingeniería
hidráulica y la gestión de recursos hídricos. Un vertedero de cresta ancha es una estructura
diseñada para permitir el flujo controlado de agua sobre una superficie amplia, lo que ayuda a
regular el caudal en ríos, canales o presas. La discusión en torno a este tema aborda factores
clave como el diseño del vertedero, su eficiencia en diferentes condiciones y su aplicación en
la gestión del agua.
La eficiencia de un vertedero de cresta ancha está influenciada por su geometría, incluyendo
la longitud y la altura de la cresta, así como por las características del flujo y la altura del
agua aguas arriba. Además, las propiedades del agua, como la viscosidad y la velocidad de
flujo, también desempeñan un papel importante en la determinación del caudal que puede
pasar a través del vertedero. Los ingenieros deben tener en cuenta estas variables al diseñar
vertederos de cresta ancha para garantizar un control adecuado del flujo y evitar problemas
como la erosión aguas abajo o el desbordamiento no deseado.
En términos de aplicación, los vertederos de cresta ancha son esenciales para la gestión de
inundaciones, la regulación del flujo en sistemas de riego, la medición del caudal y la
generación de energía hidroeléctrica. Su diseño y dimensionamiento deben adaptarse a las
condiciones específicas de cada situación, considerando factores climáticos, topográficos y de
uso del agua. La discusión sobre el caudal a través de un vertedero de cresta ancha involucra
un análisis técnico profundo, resaltando su impacto en la infraestructura hídrica y el papel
vital que desempeña en la gestión sostenible de los recursos acuáticos.

14. 12. Conclusiones
● La eficacia de los vertederos de cresta ancha permite controlar el caudal, evitando
inundaciones aguas abajo y manteniendo un nivel adecuado de agua en la cuenca.
● El rendimiento del vertedor de cresta ancha varía en diferentes condiciones
hidrológicas, como caudales bajos y altos, así como en distintos terrenos y canales.
● El uso de vertederos de cresta ancha podría generar posibles impactos ambientales,
como cambios en la erosión de aguas abajo o efectos en la calidad del agua.
● La investigación resalta la necesidad de equilibrar los principios teóricos de la
hidráulica con las condiciones prácticas en el terreno. Los vertederos de cresta ancha
deben diseñarse considerando tanto las ecuaciones hidráulicas como las variables del
sitio, garantizando un funcionamiento eficaz.
○ El estudio de los vertederos de cresta ancha en hidráulica nos ha brindado una
comprensión profunda de su importancia y su impacto en la gestión del agua.
● Su diseño cuidadoso, su integración en proyectos hidráulicos y su consideración en un
enfoque holístico hacia la sostenibilidad son aspectos esenciales que los profesionales
de la ingeniería hidráulica deben considerar para abordar los desafíos del manejo de
recursos hídricos en el futuro.
13. Recomendaciones
❖ Se recomienda que la cresta sea de material resistente a la corrosión como el bronce,
acero, plástico y con la arista viva.

15. ❖ Si la instalación del vertedero es permanente, debe dejarse un dispositivo de drenaje
para evacuar los sedimentos depositados.
❖ Para asegurar su funcionamiento con descarga libre, debe instalarse un dispositivo de
ventilación que comunique la cara aguas abajo del vertedero con la atmósfera.
15. Referencias
LibrosLibres. Hidrosistemas e Hidráulica. (2022). Recuperado de:
https://es.wikibooks.org/wiki/Hidrosistemas/Hidr%C3%A1ulica
Lifeder. Número de Froude. (2019). Recuperado de:
https://www.lifeder.com/numero-de-froude/.

16. 14. Registro fotográfico

19. 1. Herrera Mamani Jean Carlos 210133
2. Champi Huaman Elias 211576
3. Cusihuaman Amau Said Nick. 211671
4. Puma Manol Luis Alberto
5. Almiron Valer Kerny Aristides 211161
6. Huaman Paucar Christian Alvaro
7. Del Castillo Tapia Jose Guillermo 204554
8. Pineda Quintanilla Jesus Alejandro 194985
9. Condori Villa Pachakuteq Axel 210706
10. Misme Choquehuanca Gabriel Arturo 211172
11. Mamani Mollo Jose Cristhian 210715
12. Choquepata Phuño Julio Cesar 210705
13. Huamanñahui Sequeiros Zait Erik 211169
14. Quispe Hancco Ronald
15. Phoco Ttito Rebeca Mishel 211173
16. Zapata Ccoa Araseli Milagros 194993
17. José Alberto Espinoza Villafuerte 200598
18. Huaman Atayupanqui Alexandra 191675
19. Quispe Rodríguez Dayza 211175
20. Cueva Casilla Gonzalo Amaru 210707
21. Mamani Maxi Astrid Sandra 193113
22. Quispe Cuyo Eddith 134578
23. Espirilla Bautista Wildor Yerson 192587
24. Marcilla Champi Sheyla Sonaly 210278
25. Dueñas de la Vega Britney Sayuri
26. Alegre Ramos Cesar Gonzalo 210271
27. Masias Ordoñez Alexander Yvanov 124652
28. Romani Chaparro Raul 211674
29. Huillca huaman jhoel Johan 163934
30. Quispe Tunque Frank Rony 193809
31. Acuña Quispe Victor Raul
32. Ttito Quispe Alex Joel
33. Motta Mendoza Bernie Gonzalo 210717
34. Duran Cusi Alex Renato 110286
35. Leyva Ccoicca Larry Antony 211673
36. Del Solar Vargas Jafet Dilson 210275
37. Melendez Aquima Adler 210279
38. Villena Suyllo Nery
39. Percy Chacma Ccoa
40. Rodriguez Llactahuaman Jheyson Quino
41. Ayala Noa Roel 211669
42. Alata Lópe Alvaro Elvis 211160
43. Curasi Barrientos Fabricio 210274
44. Yucra Paucar Ruth Bella 210721
45. Delgado Hancco Patricia 210276