HIDRÁULICA

HIDRÁULICA

DOBLE TITULACIÓN GRADO: ING. CIVIL/ING. DE LA TECNOLOGÍA DE MINAS Y ENERGÍA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 06-10-17 14:16)
Código
106219
Plan
ECTS
9.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
2
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
INGENIERÍA HIDRÁULICA
Departamentos
Ingeniería Cartográfica y del Terreno
Ingeniería Mecánica
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
José María Montejo Marcos
Grupo/s
1
Departamento
Ingeniería Cartográfica y del Terreno
Área
Ingeniería Hidráulica
Centro
E. Politécnica Superior de Ávila
Despacho
215
Horario de tutorías

Prof. José Luis Molina González: LUNES: 12-14; MARTES:18-20; MIÉRCOLES: 10-12

Prof. José María Montejo Marcos: A acordar con estudiantes

URL Web
-
E-mail
montejo@usal.es
Teléfono
920 35 35 00 ext. 3798
Profesor
José Luis Molina González
Grupo/s
1
Departamento
Ingeniería Cartográfica y del Terreno
Área
Ingeniería Hidráulica
Centro
E. Politécnica Superior de Ávila
Despacho
211
Horario de tutorías

Prof. José Luis Molina González: LUNES: 12-14; MARTES:18-20; MIÉRCOLES: 10-12

Prof. José María Montejo Marcos: A acordar con estudiantes

URL Web
-
E-mail
jlmolina@usal.es
Teléfono
920 35 35 00 ext. 3776

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Materias Obligatorias. Asignaturas de Ingeniería de Recursos Hídricos. Ingeniería Sanitaria; Hidráulica fluvial; Obras hidráulicas; Gestión de Recursos Hidráulicos; Hidrogeología; Hidrología superficial

Papel de la asignatura.

Pretende conocer los conceptos fundamentales de la Hidráulica. La Hidráulica, ciencia experimental por natura­leza, estudia el comportamiento de los fluidos (líquidos y gases) en su estado de reposo o movimiento; en él se relacionan las diversas propiedades físicas de los fluidos y los efectos sobre los patrones de flujo resultantes; así mismo, las fuerzas que se presentan dentro del fluido y entre el fluido y sus fronteras. Para cuantificar los resultados se aplican algunas de las leyes fundamentales de la Mecánica.

El desarrollo de la Mecánica de Fluidos e Hidráulica ha estado influenciado en toda su historia por el avance de otras disciplinas, como las Matemáticas y la Física y dentro de ésta de la Mecánica y de la Termodinámica, así como por el propio progreso de la civilización que la ha empujado hasta resolver los problemas que se iban planteando

Perfil profesional.

Los conocimientos que se expondrán en la asignatura de Hidráulica son fundamentales para resolver problemas técnicos de cada una de las siguientes especialida­des:

- Aprovechamientos hidroeléctricos: presas o centrales hidroeléctricas, para cuya construcción son necesarias muchas y variadas obras hidráulicas.                                 

- Aprovechamientos industriales: circuitos hidráulicos existentes en diversas industrias, en otro tipo de centrales (térmicas convencionales, nucleares), e incluso en el interior de la maquinaria no fundamentalmente hidráulica (motores, circuitos de refrigeración, etc.). 

- Hidráulica sanitaria: abastecimientos de agua potable y alcantarillados, tanto públicos como domiciliarios.               

- Hidráulica agrícola: canales, acequias y demás obras destinadas a proporcionar riego a extensiones de terreno cultivable.

El líquido más abundante es el agua. Dondequiera que se necesite agua surge el problema de la captación, su conducción y su almacenamiento y utilización. No sólo es importante materia hoy, sino que seguirá siéndolo siempre, cualquiera que sea el avance de las otras ramas de la ciencia y la técnica, porque siempre se necesitará agua. De ahí, la importancia de los INGENIEROS CIVILES y de sus conocimientos de HIDRAULICA, en la gestión del aprovechamiento racional de los recursos hidráulicos, cada día más escasos.

3. Recomendaciones previas

Se necesitarán conocimientos de las materias Matemáticas, Física, Expresión gráfica, Informática, Materiales de construcción.

4. Objetivo de la asignatura

OBJETIVOS GENERALES

La asignatura de HIDRÁULICA, está orientada a adquirir los conocimientos necesarios del comportamiento físico del agua, para el dimensionado de conducciones para el transporte de volúmenes de agua, a presión o en régimen libre. La asignatura pretende sentar las bases para poder abordar con facilidad el resto de las asignaturas que constituyen la Ingeniería Hidráulica en los campos de la Ingeniería de Recursos Hídricos y las Obras Públicas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Los objetivos específicos son aquellos que se dirigen exclusivamente a la formación del alumno en un área de conocimiento concreta, buscando el equilibrio entre una sólida base teórica, que le dote para la comprensión y aplicación, así como para facilitar la asimilación de las innovaciones, y una especialización técnico-práctica que le capacite para la resolución de problemas reales, le de criterios de relación y le permita enjuiciar, analizar y evaluar sus resultados.

Los objetivos específicos están reflejados en los contenidos del programa docente, y son en líneas generales:                      

- Conocer y comprender los principios y leyes fundamen­tales, conceptos básicos y métodos de trabajo de la Mecánica de Fluidos.

- Conocer los fenómenos hidráulicos y la posibilidad de aplicarlos en forma rápida, fácil, segura, concreta, útil, precisa, con conocimiento de causa y mucho sentido común.        

- Conocer y comprender las variables que intervienen en cualquier fenómeno hidráulico.

- Conocer y comprender el comportamiento de los fluidos, y más concretamente de los líquidos, en reposo.

- Conocer y comprender el comportamiento de los fluidos en movimiento, así como las leyes por las que se rige dicho movimiento.

- Conocer y comprender el movimiento del agua a través de conductos a presión (tuberías), como introducción y base para el análisis de sistemas de tuberías.  

- Conocer y comprender el movimiento del agua en conduc­ciones abiertas (movimiento en régimen libre o en canales abiertos).  

- Adquirir la habilidad necesaria para resolver problemas prácticos.

- Conocer y comprender las leyes que condicionan y regulan la circulación y distribución del agua sobre la Tierra, así como los efectos que de ello se derivan para la vida y los intereses humanos.

- Adquirir conocimientos elementales sobre algunas de las importantes obras hidráulicas que ha de construir el Ingeniero Civil en su ejercicio profesional (presas, aliviaderos, abastecimientos, saneamientos y rega­díos), así como sobre la maquinaria a emplear en dichas obras hidráulicas (instala­ciones de bombeo y turbinas hidráulicas).

Todos estos objetivos se pueden resumir de forma breve en:

- Conocimiento y comprensión del comportamiento de los fluidos en general, y del agua en particular, tanto en reposo como en movimiento, así como de sus resultados y consecuen­cias.

- Conocimiento y comprensión de la aplicabilidad de la Hidráulica a la realidad práctica de la Ingeniería Civil para la consecución de un adecuado desarrollo de las capacidades de Aplicación, Análisis y Valoración de los conocimientos adquiri­dos en el contexto práctico que su futuro ejercicio profesional le exige.

 - Desarrollo de las capacidades de Interpretación y Síntesis de la información que suministra la bibliogra­fía, los modelos reducidos y las obras y proyectos hidráulicos realizados; gracias al conocimiento global de la asignatura y de su aplicabilidad. 

- Aprendizaje y empleo correcto de la terminología hidráulica elemental, para el acceso y comprensión de la bibliografía básica y la correcta expresión de los conocimien­tos adquiridos

5. Contenidos

Teoría.

Teoría (6 ECTS): clases magistrales, resolución de problemas y planteamiento de problemas para resolver los alumnos en casa.

Prácticas (3 ECTS): 3 prácticas

TEORÍA (6 ECTS)

SECCIÓN TEMÁTICA 1.- CONCEPTOS BASICOS. INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA

1.1 Hidráulica: definiciones

1.2 Magnitudes y Sistema de Unidades

1.3 Peso y masa

1.4 Propiedades de los fluidos:

1.4.1 Peso y densidad específica o absoluta y densidad relativa

1.4.2 Compresibilidad

1.4.3 Presión

1.4.4 Viscosidad: dinámica y cinemática

1.4.5 Tensión superficial, adherencia con las paredes, capilaridad

1.4.6 Tensión de vapor. Cavitación

1.4.7 Temperatura y variables termodinámicas

SECCIÓN TEMÁTICA 2.- HIDROSTÁTICA

TEMA 2. DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES

2.1 Hidrostática: definición

2.2 Principio de Pascal. Propiedades de la presión hidrostática: dirección e intensidad.

2.3 Ecuación general de la hidrostática

2.4 Presiones en líquidos: propiedades

2.5 Presión sobre superficies planas

2.6 Presión sobre superficies curvas

TEMA 3. SUMERGENCIA Y FLOTACIÓN

3.1 Principio de Arquímedes: Estabilidad de cuerpos flotantes y sumergidos

3.2 Fuerza de flotación o de boyamiento

SECCIÓN TEMÁTICA 3. HIDROCINEMÁTICA

TEMA 4.HIDROCINEMÁTICA: CONCEPTOS FUNDAMENTALES

4.1 Cinemática de los fluidos incompresibles

4.2 Conceptos fundamentales: Línea de corriente, Tubo de Corriente, Filete de corriente, Trayectoria, Línea de Traza

4.3 Descripción del movimiento: Método de Lagrange y de Euler

4.4 Tipos de flujo

4.5 Caudal

4.6 Ecuaciones fundamentales

4.7 Ecuación de continuidad

SECCIÓN TEMÁTICA 4.- HIDRODINÁMICA

TEMA 5.HIDRODINÁMICA DE LOS FLUIDOS PERFECTOS

5.1 Conceptos fundamentales

5.2 Teorema de Bernouilli para fluidos perfectos

5.3 Aplicaciones del Teorema de Bernouilli

5.4 Potencia teórica de una máquina hidráulica

5.5 Fuerzas hidrodinámicas: ecuación de la cantidad de movimiento o teorema del impulso en el flujo permanente

5.6 Presión estática y presión dinámica

TEMA 6. HIDRODINÁMICA DE LOS FLUIDOS REALES

6.1 Concepto de pérdida de carga

6.2 Tipos y dimensiones físicas de las pérdidas de carga

6.3 Teorema de Bernouilli generalizado

6.4 Perfil hidráulico: elementos fundamentales

6.5 Aplicación del Teorema de Bernouilli generalizado

6.6 Suministro o absorción de energía en un sistema. Potencia real de una máquina hidráulica.

SECCIÓN TEMÁTICA 5.- FLUJO EN RÉGIMEN A PRESIÓN

TEMA 7. ESTUDIO DEL MOVIMIENTO TURBULENTO EN TUBERÍAS: PÉRDIDAS DE CARGA EN RÉGIMEN PERMANENTE Y UNIFORME

7.1 Orígenes de la turbulencia. Movimiento medio y fluctuación en el flujo turbulento permanente

7.2 Noción de capa límite y de subcapa laminar

7.3 Rugosidad absoluta y relativa de las tuberías

7.4 Pérdidas de carga continua en régimen turbulento permanente y uniforme

7.5 Coeficiente de fricción de Darcy-Weisbach

7.6 Comportamiento hidrodinámico de las tuberías: influencia de la rugosidad en la distribución de velocidades en una sección transversal

7.7 Fórmulas experimentales para el coeficiente de fricción

7.8 Fórmulas prácticas para el cálculo de pérdidas de carga continuas

TEMA 8. PÉRDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS

8.1 Introducción

8.2 Longitud equivalente de conducción

8.3 Cálculo de pérdidas de carga localizadas

8.4 Métodos aproximados para evaluar las pérdidas de carga localizadas

8.5 Fórmula general para el cálculo de la pérdida de carga total en una tubería

TEMA 9. TUBERÍA ÚNICA Y MODELOS DE REDES ELEMENTALES

9.1 Introducción y planteamiento general a tubería única

9.2 Variables fundamentales

9.3 Línea de energía en régimen uniforme. Representación gráfica del perfil hidráulico.

9.4 Modelos de problemas elementales: sección constante, diferentes secciones, variación gradual de la sección, variación del caudal, singularidades.

9.5 Sifones: cálculo de sifones

9.6 Modelo de redes elementales:

TEMA 10. CORRIENTES LÍQUIDAS EN TUBERÍAS A PRESIÓN. PARTE I

10.1 Generalidades

10.2 Cálculo de tuberías

10.3 Posición de la línea piezométrica respecto al perfil altimétrico de la tubería

10.4 Representación gráfica de las pérdidas de carga en una conducción

10.5 Descarga a la atmósfera por válvula o por tobera en su extremo de tubería simple

10.6 Conductos con toma intermedia

10.7 Conducto alimentado por ambos extremos

10.8 Circulación entre tres depósitos

TEMA 11. CORRIENTES LÍQUIDAS EN TUBERÍAS A PRESIÓN. PARTE II

11.1 Tuberías con distribución uniforme y discreta de caudales

11.2 Tuberías con distribución continua de caudal

11.3 Confluencia de tuberías

11.4 Bifurcaciones en tuberías

11.5 Tuberías ramificadas

11.6 Resolución de problemas de tuberías mediante el ábaco de Moody

11.7 Resolución de problemas de tuberías mediante las tablas de Prandtl-Colebrook

TEMA 12. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE: CÁLCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

12.1 Aproximación a la red: datos previos

12.2 Caudales de cálculo

12.3 Presiones de servicio

12.4 Diámetros mínimos

12.5 Velocidades recomendadas en tuberías

12.6 Redes de Distribución

12.7 Cálculo de redes ramificadas

12.8 Cálculo de una red en malla: método de Hardy-Cross

TEMA 13. ELEVACIÓN DE LÍQUIDOS MEDIANTE BOMBAS HIDRÁULICAS

13.1 Elevación de líquidos mediante bombas hidráulicas

13.2 Altura manométrica de una elevación

13.3 Potencias y rendimientos de la bomba y del motor de accionamiento

13.4 Pérdidas de energía de una bomba: rendimientos

13.5 Diámetro más rentable de una impulsión

13.6 Clasificación de bombas hidráulicas

13.7 Bombas rotodinámicas o turbobombas

13.8 Velocidad específica

13.9 Clasificación de las bombas rotodinámicas según su velocidad específica

13.10 Cavitación

13.11 Curvas características

TEMA 14. TURBINAS

14.1 Aprovechamiento de la Energía hidráulica: saltos de agua

14.2 Potencia del salto

14.3 Nociones sobre turbinas hidráulicas

14.4 Velocidad específica de una turbina

TEMA 15. CÁLCULO DEL GOLPE DE ARIETE EN TUBERÍAS DE PRESIÓN

15.1 Movimiento variable de los líquidos en tuberías: golpe de ariete

15.2 Cálculo de Michaud y Jouguet

15.3 Golpe de ariete: descripción física

15.4 Determinación de le celeridad

15.5 Cálculo del golpe de ariete en tuberías de circulación por gravedad

15.6 Cálculo del golpe de ariete en tuberías de impulsión

15.7 Prevención del golpe de ariete

SECCIÓN TEMÁTICA 6.- FLUJO EN RÉGIMEN LIBRE

TEMA 16. INTRODUCCIÓN:FLUJO EN RÉGIMEN LIBRE

16.1 Corrientes líquidas en canales

16.2 Tipos de flujos

16.3 Estado de Flujo: Influencia de la viscosidad y de la gravedad

16.4 Regímenes de flujo

16.5 Canales abiertos y sus propiedades 

TEMA 17. PRINCIPIOS DE ENERGÍA Y MOMENTUM

17.1 Introducción

17.2 Movimiento uniforme en un canal rectangular

17.3 Energía específica en un canal rectangular

17.4 Energía específica en canales de cualquier forma

17.5 Efectos de la variación de sección en un canal rectangular en el que permanecen constantes la energía y el caudal

17.6 Propiedades del calado crítico

TEMA 18.  FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME EN CANALES

18.1 Introducción: Ecuación general del movimiento permanente y uniforme en canales

18.2 La ecuación de Chezy. Cálculo del factor de resistencia de Chezy

18.3 Fórmulas prácticas para la determinación de la pérdida de carga: fórmula de Manning. Selección del coef. de rugosidad de Manning

18.4 Estudio de las secciones transversales

18.5 Curvas de capacidad en secciones simples en régimen uniforme

18.6 Flujo en secciones compuestas

TEMA 19.  FLUJO GRADUALMENTE VARIADO

19.1 Movimiento variado en un canal

19.2 Ecuación dinámica de flujo gradualmente variado

19.3 Estudio y tipo de curvas de remanso

TEMA 20.  FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO

20.1 Introducción: características del flujo y aproximación al problema

20.2 Desagües por orificios

20.3 Desagües bajo compuerta

20.4 Vertederos

20.5 Resalto hidráulico

 

6. Competencias a adquirir

Específicas.

CE 1.- Conocimiento teórico y práctico de las propiedades físico-químicas y mecánicas del agua, así como del comportamiento hidrostático e hidrodinámico del agua en diferentes medios.

CE 2.- Capacidad para aplicar los conocimientos del comportamiento hidráulico a diferentes ambientes y escenarios de aplicación.

Transversales.

CT1- Los estudiantes podrán adquirir y desarrollar la comprensión del conocimiento en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.

CT2- Los estudiantes serán capaces de aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional e investigadora, desarrollando las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

CT3 – Los estudiantes desarrollarán aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

CT4. Los estudiantes adquirirán habilidades para el trabajo profesional e investigador en el ámbito de la Ingeniería de Recursos Hídricos a nivel nacional e internacional.

7. Metodologías

Los temas correspondientes de la asignatura se impartirán mediante clases teóricas presenciales, donde se irán exponiendo cada uno de los distintos temas mediante la explicación teórica y práctica de los problemas propuestos, proyección de transparencias y uso de la pizarra tradicional, procurando trasladar al alumno a la realidad. Durante el curso se encomendarán una serie de ejercicios prácticos, cuya realización es obligatoria.

Las prácticas en el laboratorio de Hidráulica, constituyen un complemento formativo del alumno, así como otro instrumento evaluador de la asignatura.

Es importante destacar el papel de las tutorías personalizadas dentro de las horas asignadas a tal efecto por el profesor, en las que el alumno, podrá resolver aquellas dudas que le puedan surgir en su estudio o en la realización de los problemas.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

AGÚERA SORIANO, J.- MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS.- E. CIENCIA 1986

ESCRIBÁ BONAFÉ, D.- HIDRÁULICA PARA INGENIEROS.- BELLISCO 1996BRATER EF, KING HW, WEI CY. HANDBOOK OF HYDRAULICS. SEVENTH EDITION MCGRAW HILL,1996.

GONZALEZ FARIÑAS, JUAN EUSEBIO. SELECCIÓN DE TEMAS DE HIDRÁULICA. UNIVERSIDAD DE LA LAGUNA, 2004

LÁZARO LOPEZ ANDRÉS. MANUAL DE HIDRÁULICA. UNIVERSIDAD DE ALICANTE

PULIDO CARRILLO.- J.L..- PROBLEMAS DE HIDRÁULICA BÁSICA.- SPICCP, 2000

SIMARRO GRANDE GONZALO. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA, UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHA, 2006

STREETER, V.L, BENJAMIN WYLIE E., BEDFORD, KW MECÁNICA DE FLUIDOS. NOVENA EDICIÓN. EDICION ESPAÑOLA

TEMEZ PELAEZ, JOSE R.- HIDRAULICA BASICA.- EUITOP. 1977

VEN TE CHOW.- HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS.- Editora: Martha Edna Suárez R. 1994

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación de la adquisición de las competencias de la materia se realizará mediante una evaluación continua que considerará todas las actividades que se desarrollan con una evaluación separada de las prácticas. Se realizará, también, una prueba parcial de materia y otra final en la que el alumno deberá demostrar los conocimientos y competencias adquiridas a lo largo del curso.

Por tanto, la evaluación constará de varias partes que son; la evaluación del trabajo continuo, la evaluación de los informes de prácticas, el examen parcial y final.

Criterios de evaluación.

• Primer parcial (35 %)

• Segundo parcial (35 %). Realización exclusivamente del segundo parcial, en los exámenes correspondientes a las convocatorias oficiales finales, para los alumnos que hayan superado la materia del primer parcial.

• Trabajo Continuo (15 %)

• Prácticas de laboratorio (15 %)

En los exámenes parcial y final la parte teórica se puntuará con cuatro puntos y los problemas seis puntos sobre diez

La evaluación correspondiente al examen parcial y final tendrá lugar en las fechas previstas y fijadas en la Guía del Centro para el curso correspondiente.

Recuperación: se basará en un examen escrito de similares características a los exámenes parciales salvo por el hecho de que cubrirá la totalidad de los contenidos y tendrá una duración superior. Tendrá un peso del 70 % en la calificación final. Se mantendrán las calificaciones parciales y el peso relativo en el apartado de trabajo continuo.

Instrumentos de evaluación.

Actividades de Evaluación Continua: Para estas evaluaciones se tendrán en cuenta, la participación de los alumnos en las clases de teoría y de prácticas y en la resolución de los ejercicios que se plateen a lo largo del curso así como en los trabajos a desarrollar. Periódicamente, se propondrán actividades de evaluación no presenciales en forma de cuestionarios o tareas a través del aula virtual que permitan, en cierta medida, una autoevaluación del estudiante que pueda servirle, no tanto como nota en su evaluación, como para observar su evolución en la adquisición de competencias.

Exámenes:

Parcial: Se hará un examen parcial aproximadamente a la mitad de la asignatura. Tanto el examen parcial como el examen final constarán de una parte teórica, preguntas y/o test y otra práctica, en la que se plantean diversos problemas referentes a los contenidos de la programación y a los problemas resueltos en las clases prácticas.

Final:

La evaluación correspondiente al examen parcial y final tendrá lugar en las fechas previstas y fijadas en la Guía del Centro para el curso correspondiente.

Recomendaciones para la evaluación.

La entrega en tiempo y forma de los problemas propuestos por el profesor y de los informes de prácticas, así como una exposición clara y ordenada en el examen, supone evidentemente una mejor evaluación.

Recomendaciones para la recuperación.

Insistir en el estudio de aquellos capítulos y problemas realizados durante las clases teóricas y prácticas

11. Organización docente semanal