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Información detallada de curso

 

Segundo semestre 2020
Ene 22, 2021
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1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: ICI 4083 - HIDRAULICA
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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