Información detallada de curso |
Segundo semestre 2020
Dic 03, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: ICI 4083 - HIDRAULICA |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ing. Civil y Ambiental IME 4070 Calificación Mínima de 3.0 o IME 4072 Calificación Mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 2.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría La asignatura trata diversos aspectos del análisis, cálculo y diseño de sistemas de flujo a presión en tuberías y flujo a superficie libre en canales artificiales y naturales usados para el transporte y control de sistemas hidráulicos. A través del laboratorio se presentan varias experiencias del área de mecánica de fluidos, canales abiertos y flujo en tuberías a presión. 3. JUSTIFICACIÓN El desarrollo y sostenimiento de la humanidad ha estado ligada al uso y aprovechamiento de los recursos hídricos. El agua es aprovechada para consumo humano, generación de energía, irrigación y transporte, entre otros. Sin embargo, la interacción sistema hídrico - comunidad (rural o urbana) también puede generar condiciones adversas relacionadas con inundaciones y deslizamientos. Hoy en día se ha generado una demanda importante sobre los recursos naturales y en particular sobre los recursos hídricos. Esto requiere de técnicas más eficientes de prevención, planeación y aprovechamiento para responder a una demanda creciente del recurso hídrico. Debido a esta situación es importante que los profesionales que tienen o tendrán a su cargo la planeación, la toma de decisiones, el diseño y la conservación del recurso hídrico tengan conocimientos de los tópicos tratados en este curso. 4. OBJETIVOS Definir y aplicar los fundamentos teóricos que rigen el movimiento del agua en sistemas a presión Definir y aplicar los fundamentos teóricos que rigen el movimiento del agua en sistemas a superficie libre. Analizar y diseñar sistemas de canales abiertos. Identificar los criterios de diseño de algunas estructuras hidráulicas en canales abiertos Desarrollar experiencias de cálculo y flujo en sistemas hidráulicos 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Capacidad para diseñar y realizar experimentos, así como para analizar e interpretar datos Capacidad para utilizar las técnicas, habilidades y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería 6. METODOLOGÍA El curso estará enfocado en el desarrollo de las habilidades de los estudiantes y por tanto serán ellos quienes definirán la marcha del curso bajo la supervisión y orientación del profesor. Para este fin se realizarán charlas magistrales en las cuales se determinan algunos principios básicos teóricos y los principios prácticos para luego proceder a la solución de problemas que aumentan su complejidad de baja, intermedia y alta para lo cual se usaran calculadoras programables, hojas electrónicas y software libre. Paralelamente al desarrollo de las habilidades principales del curso se promueve la aplicación de la teoría del curso en problemas prácticos mediante técnicas computacionales y experiencias en el laboratorio. Condiciones especiales -Debido a la naturaleza matemática y analítica de la asignatura se exige el uso de calculadoras programables de manera que sea posible la solución numérica de ecuaciones implícitas, o en su defecto el uso de computadores portátiles. -Durante la presentación de evaluaciones, no está permitido el uso de celulares, ni el préstamo de elementos como borradores, lápices, calculadoras, computadores, notas o cualquier otro elemento. -De acuerdo con el reglamento de estudiantes de la Universidad en su artículo 60. Cuando las faltas de asistencia excedan el 25% del total de las clases o actividades académicas programadas, el estudiante de pregrado perderá el derecho de presentar la evaluación final y recibirá en ésta la calificación de 0.0 (cero punto cero). -La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatorias. La ausencia a una práctica representará una calificación de 0.0 (cero punto cero) en esa práctica particular. 7. MEDIOS Los medios a utilizar son: -Textos en copia dura y digitales -Diapositivas orientadoras de la asignatura -Artículos científicos -Sistema de base de datos -Catalogo web -Sala de cómputo 8. CONTENIDO Introducción al curso. Elementos geométricos. Principios básicos: Conservación de Energía, Continuidad y Momentum FLUJO A PRESION EN TUBERIAS Principios teóricos del flujo en tuberías Experimento de Reynolds Interacción flujo-pared sólida Distribución de Velocidades Factor de fricción para flujo en tuberías Diagrama de Nikuradse y diagrama de Moody Ecuaciones teóricas y empíricas del flujo en tuberías Comprobación y diseño de tuberías simples Tuberías en serie y en paralelo FLUJO EN CANALES ABIERTOS Medición de caudales en canales abiertos Tipos, estados y regímenes de flujo en canales abiertos Energía especifica Flujo crítico y cálculo de la profundidad crítica Principio de momentum y fuerza especifica Introducción al resalto hidráulico Aplicaciones del principio de energía específica y momentum Flujo uniforme Ecuaciones de flujo uniforme: Chezy, Manning, Darcy Weisbach, Colebrook White Calculo de la profundidad normal Diseño de canales bajo flujo uniforme. Criterio de velocidad mínima y máxima. Diseño de canales bajo flujo uniforme. Criterio del esfuerzo cortante permisible. Secciones optimas de diseño Diseño de alcantarillas Flujo gradualmente variado Descripción matemática. Pendiente critica. Perfiles de flujo: suave, empinado, horizontal, crítico y adverso Métodos de cálculo para perfiles de flujo: integración, paso directo y paso estándar Flujo rápidamente variado Culverts Flujo no permanente. Introducción Experiencias de Laboratorio Medidores de caudal Pérdidas de Energía en Tuberías EPANET (Software): Sala de computadores EPANET (Software): Sala de computadores Energía especifica Resalto Hidráulico Flujo en Vertederos: Vertedero Rectangular, Vertedero Triangular Flujo Gradualmente Variado: Cálculo de perfiles de flujo (sala de computadores) HEC-RAS (Software): sala de computadores HEC-RAS (Software): sala de computadores EPASWMM (Software): sala de computadores Nota: Las experiencias de laboratorio están sujetas a cambios o modificaciones. Si esto ocurre, los estudiantes serán anunciados con suficiente anterioridad. 9. EVALUACIÓN La evaluación se realizará a través de evaluaciones individuales y colectivas desarrolladas en talleres, tareas, consultas y evaluaciones las cuales se agruparan como se muestra a continuación. Primer parcial: 20% Segundo parcial: 20% Quices: 20% Laboratorios y tareas: 20% Examen final: 20% 10. BIBLIOGRAFÍA Chanson, Hubert. (2002) Hidráulica del flujo en canales abiertos McGraw-Hill. Chow, V.T. (1959) Hidráulica de canales abiertos, Editorial McGraw-Hill, Bogotá, Colombia. Akan O., (2008), Open Channel Hydraulics, Editorial ELSEVIER, New York. Saldarriaga, Juan. (1999). Hidráulica de Tuberías, Editorial Mc Graw Hill, Bogotá Sturm, Terry W. (2001) Open channel hydraulics. Editorial McGraw-Hill. New York. French, Richard. (1988) Hidráulica de canales abiertos. Editorial McGraw-Hill. Mexico ASCE. Journals of Hydraulics (En versión física y virtual) Butler, David. Davies, J. (2000). Urban drainage, Ed E & FN Spon, 1a Ed., Londres Chapra, Steven. (1997). Surface water quality modelling, Ed. McGraw-Hill, 1ª Ed., Nueva York. Chow, V.T., Maidment, David, Maus, Larry. (1998) Hidrología aplicada, Editorial McGraw-Hill, Bogotá, Colombia. Durrans, Rocky. Dietrich, Kristen. Ahmad, Muneef. (2003) Stormwater conveyance modeling and design. Haestad Methods. Featherstone, Ron. Nalluri, Chandra. (2001). Civil Engineering Hydraulics. Editorial Blackwell Scientific Publications. Cuarta edición. Londres. Walski, Thomas. (2004) Wastewater collection system modeling and design. Haestad Methods. Walski, Tom. Chase, Donald. Savic, Dragan. (2001) Haestad Methods Press,. Advanced Water Distribution Modeling. (En versión física y virtual) ASCE, Journal of Water Resource Research Chapra, Steven (2005) Numerical Methods for Engineers, Rossman, Lewis, (2000) User guide EPANET, EPA Base de datos de Biblioteca: ISI Web of Knowledge, ELSEVIER, etc |
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