MÁQUINAS HIDRAÚLICAS
GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
Curso 2024/2025
1. Datos de la asignatura
(Fecha última modificación: 29-05-24 10:28)- Código
- 106527
- Plan
- ECTS
- 6.00
- Carácter
- OBLIGATORIA
- Curso
- 3
- Periodicidad
- Segundo Semestre
- Idioma
- ESPAÑOL
- Área
- MECÁNICA DE FLUIDOS
- Departamento
- Ingeniería Mecánica
- Plataforma Virtual
Datos del profesorado
- Profesor/Profesora
- Aitor Cristiam Raposeiras Ramos
- Grupo/s
- 1
- Centro
- E. Politécnica Superior de Zamora
- Departamento
- Ingeniería Mecánica
- Área
- Mecánica de Fluidos
- Despacho
- Despacho 230. Edificio Politécnica
- Horario de tutorías
- Ver en : https://politecnicazamora.usal.es/estudiantes/#informacion-academica
- URL Web
- -
- araposeiras@usal.es
- Teléfono
- 923 29 45 00 Ext. 3632
2. Recomendaciones previas
Se necesitarán conocimientos de Mecánica de Fluidos, Análisis Dimensional y Semejanza Hidráulica y manejo de diferentes sistemas de coordenadas y álgebra vectorial.
3. Objetivos
OBJETIVOS GENERALES
Los objetivos generales son aquellos cuyo fin es la formación integral del individuo, tanto a nivel personal como de futuro profesional.
Los objetivos generales más importantes son la adquisición progresiva de capacidad de observación y de interpretación, la contribución al desarrollo del espíritu crítico y de la capacidad de transmisión de la información adquirida.
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 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.
- Adquirir los conocimientos necesarios para comprender el funcionamiento, estudio y construcción de la maquinaria a emplear en las obras hidráulicas (turbomáquinas en general, instalaciones de bombeo y turbinas hidráulicas) que ha de construir e instalar el Ingeniero Mecánico en su ejercicio profesional.
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, en su movimiento a través de conducciones en presión (tuberías) o de conducciones en régimen libre (canales), así como de sus resultados y consecuencias.
- Conocimiento y comprensión del comportamiento de las máquinas hidráulicas (bombas y turbinas hidráulicas), utilizadas en las distintas obras hidráulicas que se puedan construir, así como de sus resultados y consecuencias.
- Conocimiento y comprensión de la aplicabilidad de las Máquinas Hidráulicas a la realidad práctica de la Ingeniería Mecánica 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.
4. Competencias a adquirir | Resultados de Aprendizaje
Básicas / Generales | Conocimientos.
CT1 Comprensión e interpretación de textos y datos, desarrollo de habilidades para la concreción de los mismos y su exposición de manera clara y sucinta.
CT2 Aptitud para la distribución de recursos y tiempos y su implementación en situaciones reales.
CT4 Capacidad para el empleo de las herramientas científico-técnicas para la resolución de problemas de cálculo y diseño en Ingeniería Industrial y aptitud para la búsqueda de soluciones ingenieriles sostenibles.
Específicas | Habilidades.
CE6 Conocimiento aplicado de los fundamentos de los sistemas y máquinas fluido mecánicas
5. Contenidos
Teoría.
SECCIÓN TEMÁTICA I: CONDUCCIONES EN PRESION
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES. Teorema de la continuidad. Teorema de Bernouilli. Generalización del teorema de Bernouilli. Teorema de la cantidad de movimiento.
PERDIDAS DE CARGA CONTINUAS, POR ROZAMIENTO. Ley general de Darcy-Weisbach. Coeficiente de fricción. Ábaco de Moody. Cálculo hidráulico de tuberías. Fórmulas empíricas: Fórmula de Chezy. Fórmula de Manning. Otras fórmulas empíricas.
PERDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS. Expresión general. Codos y válvulas. Estrechamientos. Ensanchamientos.
SISTEMAS DE TUBERIAS Y MODELOS DE REDES. Redes elementales: Confluencias, bifurcaciones, tuberías en paralelo. Redes ramificadas y redes reticuladas. Caudales de dimensionado. Cálculo de redes. Modelos matemáticos aplicados al cálculo de redes: aplicaciones prácticas, programas informáticos
POTENCIA DE UNA CORRIENTE FLUIDA. Bombeo, esquema general y potencia de la bomba, limitaciones de la altura de aspiración. Turbinas, esquema general y potencia.
MOVIMIENTO VARIABLE EN CONDUCCIONES. Fenómenos de oscilación en masa y golpe de ariete. Ecuaciones generales del golpe de ariete. Métodos aproximados de resolución del fenómeno del golpe de ariete. Chimeneas de equilibrio.
SECCIÓN TEMÁTICA II: MAQUINAS HIDRAULICAS
TURBOMAQUINAS. Fundamento y definición. Clasificación. Pérdidas de energía, potencias y rendimientos. Teoría elemental de las turbomáquinas. Semejanza en turbomáquinas.
BOMBAS HIDRAULICAS. Introducción. Clasificación de las bombas. Bomba centrifuga. Curvas características de las bombas. Rendimiento de las bombas según su velocidad específica y su tamaño. Proporciones y factores de diseño. Cavitación en bombas. Acoplamiento de bombas a la red (en paralelo y en serie).
TURBINAS HIDRAULICAS. Centrales eléctricas, tipos y clasificación de las centrales hidroeléctricas. Tipos más usuales de turbinas hidráulicas. Turbinas de acción (Turbinas Pelton). Turbinas de reacción. (Turbina Francis, Turbina Francis doble, Turbinas hélice, Turbinas Kaplan, Turbinas bulbo, turbinas Deriaz). Velocidad específica y semejanza en turbinas. Cavitación en turbinas. Diseño preliminar de turbinas. Rendimiento de las turbinas. Control de la turbina, telecontrol.
SECCIÓN TEMÁTICA III: CONDUCCIONES EN REGIMEN LIBRE
RÉGIMEN LIBRE CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN. Canales. Geometría de los canales. Influencia de la gravedad. Número de Froude. Tipos de régimen: Régimen Lento, Régimen Crítico, Régimen Rápido.
ENERGÍA TOTAL Y ENERGÍA ESPECÍFICA. Energía total. Particularizaciones de las ecuaciones de continuidad y de la dinámica. Distribución longitudinal y transversal de velocidades. Distribución de presiones. Energía específica: estudio de distintas situaciones.
RESALTO HIDRÁULICO. Disipador de energía. Definición y calados conjugados. Resolución. Cálculo de la pérdida de energía y longitud del resalto.
RÉGIMEN UNIFORME. Particularización del Teorema de Bernoulli. Aplicación de la Fórmula de Manning. Curvas de capacidad o curvas de gasto en secciones simples. Flujo en secciones compuestas. Aplicaciones: estaciones de aforo. Analogía con secciones compuestas naturales, los ríos: Cauce central y llanuras de inundación.
6. Metodologías Docentes
ACTIVIDADES DE GRUPO GRANDE: Exposición, explicación y ejemplificación de los contenidos teóricos y resolución de problemas y/o casos prácticos
Metodología: Lección magistral y resolución de ejercicios con participación activa del alumnado y uso de herramientas multimedia de apoyo a la docencia.
Las clases de teoría serán clases de pizarra, donde el profesor exponga la problemática y los fundamentos de la materia a tratar, así como las formulaciones matemáticas y las expresiones de cálculo resultantes si ha lugar.
En las clases de prácticas de problemas el profesor planteará una serie de aplicaciones numéricas referentes a la materia teórica ya impartida. Los alumnos trabajarán en grupos resolviendo estos problemas para, posteriormente, indicar el profesor la forma de resolver el problema recopilando la información que, al respecto, proporcionen estos grupos.
TUTORÍAS:
Metodología: Seguimiento personalizado del aprendizaje del alumno.
ACTIVIDADES NO PRESENCIALES: Estudio personal de teoría y problemas/prácticas. Elaboración de informes de prácticas, trabajos, y/o relaciones de problemas propuestos por el profesor.
Metodología: Estudio individualizado de los conocimientos teóricos y prácticos impartidos, trabajo personalizado y/o en grupo reducido sobre los conocimientos adquiridos en las clases teóricas y prácticas. Búsqueda de información bibliográfica. Elaboración de documentos técnicos. Uso de TIC’s. Análisis crítico de resultados.
REALIZACION DE EXAMENES: Evaluación de los conocimientos adquiridos por el alumno, a lo largo del curso, en: clases presenciales en grupo grande, prácticas de laboratorio, tutorías, seminarios y estudio personalizado.
Metodología: Se utilizarán dos medios para evaluar los conocimientos adquiridos por el alumno:
- Evaluación continua (pruebas parciales de conocimiento, ejercicios hechos en casa, practicas, informes y trabajos en grupo)
- Exámenes ordinarios y extraordinarios.
Tanto los exámenes ordinarios como los extraordinarios serán pruebas escritas, con una parte teórica y una práctica. La parte teórica constará de una serie de preguntas cortas a las cuales el alumno deberá contestar de forma razonada y justificando sus respuestas. En la parte práctica se propondrán algunos problemas prácticos, de análisis y de diseño, que el alumno deberá resolver numéricamente.
7. Distribución de las Metodologías Docentes
8. Recursos
Libros de consulta para el alumno.
WHITE, F.M. (1989).- "Mecánica de Fluidos". Ed. McGraw-Hill, Inc., U.S.A. 757 pp. + XIV.
STREETER, V.L. y WYLIE, E.B. (1988).- "Mecánica de los Fluidos. Ed. McGraw-Hill, Inc., U.S.A. 594 pp.+XI.
SHAMES, I.H. (1967).- "La Mecánica de los fluidos". Ed. McGraw-Hill, Inc., México. 592 pp.
GILES, R.V. (1990).- "Mecánica de los Fluidos e Hidráulica. Teoría y 475 Problemas Resueltos". Ed. Schaum-McGraw-Hill, Inc., Bogotá. 273 pp. + X.
AGÜERA SORIANO, J. (1996). “Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidráulicas”. Ed. Ciencia 3. S.A.
GARCÍA TAPIA, N. (1998). “Ingeniería fluidomecánica”. Ed. Secretariado de Publicaciones e Intercambio Científico. Universidad de Valladolid.
MATAIX, C. (1986).- "Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas". Ed. del Castillo. Madrid. 660 pp.+ XXIII.
FRENCH, R.H. (1988).- "Hidráulica de Canales Abiertos". Ed. McGraw-Hill, Inc., México. 723 pp. + XI.
VEN TE CHOW, (1990).- "Hidráulica de los canales abier¬tos". Ed. Diana. México. 633 pp. + XV.
Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.
TEMEZ PELAEZ, J.R. ( - ).- "Hidráulica Básica". Ed. Servicio de Publicaciones de la Escuela de I.T.O.P. de Madrid. 241 pp.
OSUNA, A. (1991).- "HIDRAULICA. Hidráulica Técnica y Mecánica de Fluidos". Ed. Servicio de Publicacio¬nes de la E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid. 478 pp.
MARTINEZ MARIN, E. (2000).- "HIDRAULICA". Ed. Servicio de Publicacio¬nes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.
ESCRIBA BONAFE, D. (1988).- "Hidráulica para Ingenieros". Ed. Bellisco. Madrid. 726 pp. + XLVIII.
POLO ENCINAS, M. ( - ).- “Turbomáquinas hidráulicas”. (Ed. LIMUSA, México).
SANTOS SABRAS, F. ( - ).- “Bombas Hidráulicas, Turbinas Hidráulicas”
SEDILLE, M. ( - ).- “Turbomachines hidrauliques et termiques” (ed. Marson)
KARASSIK, I.J. y CARTER, R. (1989).- "Bombas centrífugas". Ed. C.E.C.S.A., México. 560 pp.
HICKS, T.G. (1990).- "BOMBAS. Su selección y aplicación". Ed. C.E.C.S.A., México. 530 pp.
DEPARTAMENTOS TECNICOS DE URALITA S.A. (1987).- "Manual General Uralita. Tomo II- Obra Civil". Ed. Paraninfo. Madrid. 445 pp.+ XIV.
9. Evaluación
Criterios de evaluación.
La evaluación del aprendizaje del alumno se basará en las actividades llevadas a cabo por el alumno y en un examen final escrito. El examen escrito constará de una parte teórica y una práctica. En la parte teórica se formularán una serie de cuestiones conceptuales asociadas a la base teórica explicada en clase. En la parte práctica se propondrán algunos problemas prácticos, de análisis y de diseño, que el alumno deberá resolver numéricamente.
Los porcentajes de la nota final, asignadas a cada una de las actividades formativas, en relación con las competencias a adquirir son los que se indica a continuación:
A. Examen final escrito, 50%
B. Pruebas parciales de conocimiento, 25%
C. Trabajos hechos en casa, 15%
D. Informes/trabajos en grupo, 10 %
Para superar la asignatura es imprescindible y obtener al menos un 4 sobre 10 en el examen final escrito para promediar.
Sistemas de evaluación.
Los instrumentos de evaluación se llevarán a cabo a través de diferentes actividades:
Actividades de evaluación continua:
• Se realizarán pruebas parciales de conocimiento de la asignatura. Su calificación supondrá un 25 % de la nota final.
• Se propondrán algunos problemas relacionados con los diferentes temas, para su entrega a final de curso. Su calificación supondrá un 15 % de la nota final.
• Se plantearán una serie de informes y trabajos en grupo a lo largo del curso. Su calificación supondrá un 10 % de la nota final.
Examen final escrito:
• Se realizará en la fecha prevista en la planificación docente y tendrá una duración aproximada de 4 horas. Su calificación supondrá un 50 % de la nota final.
Además se valorarán positivamente los siguientes aspectos:
• Participación en clase y en las tutorías de la asignatura tanto presenciales como on line.
• Motivación e interés en la asignatura.
Recomendaciones para la evaluación.
Para la adquisición de las competencias previstas en esta materia se recomienda la asistencia y participación activa en todas las actividades programadas y el uso de las tutorías, especialmente aquellas referentes a la revisión de los trabajos.
Las actividades de evaluación continua no presenciales deben ser entendidas en cierta medida como una autoevaluación del estudiante que le indica más su evolución en la adquisición de competencias y auto aprendizaje y, no tanto, como una nota importante en su calificación definitiva.
En particular es, altamente, recomendable:
- Estudiar la asignatura de forma regular desde el principio de curso.
- En todo momento la asistencia a las clases, tutorías y seminarios.