HIDRÁULICA
GRADO EN INGENIERÍA CIVIL
Curso 2024/2025
1. Datos de la asignatura
(Fecha última modificación: 27-05-24 13:33)- Código
- 106219
- Plan
- ECTS
- 9.00
- Carácter
- OBLIGATORIA
- Curso
- 2
- Periodicidad
- Segundo Semestre
- Idioma
- ESPAÑOL
- Área
- MECÁNICA DE FLUIDOS
- Departamento
- Ingeniería Mecánica
- Plataforma Virtual
Datos del profesorado
- Profesor/Profesora
- Miguel Blanco González
- Grupo/s
- 1
- Centro
- E. Politécnica Superior de Zamora
- Departamento
- Ingeniería Mecánica
- Área
- Mecánica de Fluidos
- Despacho
- Despacho 230. Edificio Politécnica / Lab.017-A
- Horario de tutorías
- URL Web
- -
- miblan@usal.es
- Teléfono
- 923 29 45 00 Ext.3632
- 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
- Martes: 11:00 - 13:00
Miércoles: 16:00 - 18:00
Jueves: 11:00 - 13:00
Despacho 230. Edificio Politécnica
- URL Web
- -
- araposeiras@usal.es
- Teléfono
- 923 29 45 00 Ext. 3632
2. Recomendaciones previas
Se necesitarán conocimientos básicos de Matemáticas (Cálculo Infinitesimal, Ecuaciones Diferenciales, Geometría Analítica, Geometría Diferencial, Análisis Dimensional, Cálculo Numérico y algo de Estadística) y de Física y dentro de ésta de Mecánica y de Termodinámica.
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 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.
4. Competencias a adquirir | Resultados de Aprendizaje
Básicas / Generales | Conocimientos.
CB1: Que los estudiantes demuestren poseer y comprender conocimientos 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.
CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean 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.
CB3: Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4: Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
Específicas | Habilidades.
CE 13.- Conocimiento de los conceptos y los aspectos técnicos vinculados a los sistemas de conducciones, tanto en presión como en lámina libre.
5. Contenidos
Teoría.
SECCIÓN TEMÁTICA I: CONCEPTOS BÁSICOS
GENERALIDADES.- Mecánica de fluidos e Hidráulica Evolución y campo de aplicación de la Mecánica de Fluidos. Materia: sus estados. Cambios de estado. Concepto de fluido y propiedades. El fluido como medio continuo. Energía. Sistemas de unidades y análisis dimensional.
VARIABLES HIDRAULICAS.- Geometría. Rugosidad absoluta. Densidades absoluta y relativa. Peso específico absoluto y relativo. Velocidad. Presión. Elasticidad-Compresibilidad y Módulo de elasticidad volumétrico. Viscosidad. Coeficientes de viscosidad dinámica y cinemática. Fluidos Newtonianos. Fluidos no newtonianos. Tensión superficial. Ecuación general de la hidráulica.
SECCIÓN TEMÁTICA II: HIDROSTÁTICA
DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES.- Concepto de presión y propiedades. Ecuaciones de la Estática de fluidos. Ecuación general de la Hidrostática. Empuje sobe superficies planas. Empuje sobre superficies curvas. Aplicación a casos prácticos.
TEOREMA DE ARQUÍMEDES: FLOTACIÓN.- Teorema de Arquímedes Equilibrio de un cuerpo totalmente sumergido. Equilibrio de un flotador. Estabilidad. Subpresión.
EQUILIBRIO RELATIVO DE LIQUIDOS.- Introducción. Equilibrio relativo de un líquido sometido a una aceleración constante. Equilibrio relativo de un líquido sometido a una rotación de velocidad angular constante.
SECCIÓN TEMÁTICA III: CINEMÁTICA DE FLUIDOS
CONCEPTOS CINEMÁTICOS FUNDAMENTALES. CONTINUIDAD.- Concepto general de velocidad. Tipos de régimen según la variación de la velocidad. Líneas de corriente y propiedades. Tubo de flujo. Trayectoria. Línea de traza. Aceleración, componentes. Introducción a la descripción cinemática del movimiento de un fluido en coordenadas de Euler y de Lagrange. Propiedades del campo de velocidades en coordenadas de Euler. Caudal en volumen y caudal en masa. Teorema de la continuidad.
SECCIÓN TEMÁTICA IV: DINÁMICA DE FLUIDOS
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES. Métodos de estudio del movimiento de los fluidos: Diferencial, Volúmenes de Control y Análisis Dimensional. Ecuaciones de Euler. Deducción del Teorema de Bernouilli para un fluido perfecto: como integración de las ecuaciones de Euler, por volúmenes de control. Generalización del teorema de Bernouilli a los tubos de flujo de dimensiones finitas y a los fluidos reales. Ecuaciones de Navier-Stokes. Deducción del teorema de conservación de la cantidad de movimiento aplicado a un fluido. Impulsión. Aplicaciones.
DESAGUE DE LIQUIDOS POR ORIFICIOS.- Fórmula de Torricelli, caso de un gas. Coeficientes de velocidad, de contracción y de caudal. Caso de un orificio de grandes dimensiones. Caso de un orificio sumergido. Tiempo de vaciado de depósitos.
APLICACION DEL ANALISIS DIMENSIONAL AL ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS.- Introducción. Análisis Dimensional. Magnitudes físicas. Sistemas de unidades utilizados en Mecánica. Dimensiones de las variables hidráulicas. Teorema Pi de Buckingham. Cálculo del empuje de una corriente fluida sobre una esfera. Aplicación general del teorema de PI en Mecánica de Fluidos: Número de Euler, Número de Froude, Número de Reynolds, Número de Weber, Número de Cauchy o de Mach. Ecuación general de la Hidráulica. Semejanza mecánica. Semejanza hidráulica. Criterios para la elección del tipo de semejanza.
SECCIÓN TEMÁTICA V: FLUJO EN CONDUCCIONES A PRESION
FLUIDOS REALES.- Introducción. Tipos de flujo: régimen laminar y Régimen turbulento. Experimento de Reynolds. Número de Reynolds. Capa límite. Subcapa laminar.
PERDIDAS DE CARGA CONTINUAS.- Introducción. Ley general de Darcy-Weisbach. Coeficiente de fricción de Darcy-Weisbach. Abaco de Moody. Fórmulas de Hagen-Pouseuille, Prandtl, Nikuradse y Colebrook. Variación de J (pérdida de carga por unidad de longitud) con la velocidad. Variación de J con el diámetro. Conductos de sección no circular. Tensión tangencial en función de J, e influencia del radio hidráulico. Fórmulas empíricas: Fórmula de Chezy. Fórmula de Manning. Fórmula de Hazen-Williams. Otras fórmulas empíricas.
PERDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS.- Definición y representación gráfica. Expresión general de las pérdidas de carga localizadas. Codos y válvulas. Estrechamientos. Ensanchamientos. Aplicación del teorema de conservación de la cantidad de movimiento para el cálculo de las pérdidas de carga localizadas en un ensanchamiento brusco (Teorema de Belanger). Otras pérdidas de carga localizadas.
PROBLEMAS ELEMENTALES EN TUBERÍA ÚNICA.- Planteamiento general básico. Variables fundamentales: z, P/Ɣ, v2/2g. Línea de energía, Línea piezométrica: Representación gráfica. Tubería de sección constante con desagüe a la atmósfera. Tramos de diferente sección. Singularidades. Cavitación.
DISPOSITIVOS DE MEDIDA.- Medida de niveles: limnímetros y sondas piezométricas. Medida de presiones: manómetros y tubos piezométricos. Medida de velocidades: molinetes, tubo de Pitot, Tubo de Prandtl, y anemómetro de hilo caliente. Medida de caudales: tubo de Venturi, diafragma y flotámetro.
MODELOS DE REDES ELEMENTALES.- Introducción. Confluencias. Bifurcaciones. Tuberías en serie. Tuberías en paralelo. Conexión de depósitos con salida común. Conexión de tres o más depósitos entre sí.
REDES DE TUBERIAS.- Introducción. Principios generales. Redes ramificadas. Redes reticuladas. Leyes de Kirchhoff para tuberías. Planteamiento general del problema de redes reticuladas. Aplicación del método de Hardy-Cross a la resolución de redes reticuladas. Programas informáticos para el cálculo de redes reticuladas.
POTENCIA DE UNA CORRIENTE FLUIDA.- Generalidades. Potencia de una corriente fluida. Bombeo, esquema general, potencia de la bomba, limitaciones de la altura de aspiración. Turbinas, misión, esquema general y potencia.
MOVIMIENTO VARIABLE EN CONDUCCIONES. Introducción. Fenómenos de oscilación en masa y golpe de ariete. Ecuaciones generales de las oscilaciones en masa. Ecuaciones generales del golpe de ariete. Propagación de las ondas de golpe de ariete. Métodos aproximados de resolución del fenómeno de golpe de ariete. Chimeneas de equilibrio. Otros métodos para atenuar el golpe de ariete en impulsiones.
SECCIÓN TEMÁTICA VI: CONDUCCIONES EN REGIMEN LIBRE
RÉGIMEN LIBRE CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN. Canales. Geometría de los canales. Influencia de l
FLUJO EN CANALES ABIERTOS. CARACTERISTICAS Y CLASIFICACION.- Introducción. Definición de canal. Tipos de canales abiertos. Geometría del canal. Elementos geométricos de la sección del canal. Tipos de regímenes de flujo en canales. Influencia de la gravedad. Número de Froude.
ECUACIONES DEL MOVIMIENTO. ENERGIA TOTAL.- Introducción. Generalización de la ecuación de la continuidad al caso de un canal. Generalización del teorema de Bernouilli para el caso de un canal. Discusión del teorema de Bernouilli según el tipo de régimen. Distribución de la velocidad en la sección de un canal. Medidas de la velocidad. Determinación de los coeficientes de la distribución de velocidades. Distribución de la presión en la sección de un canal. Efecto de la pendiente sobre la distribución de presiones. Energía total.
ENERGIA ESPECÍFICA.- Definición. Variación del calado con la energía específica para caudal constante. Variación del calado con el caudal para energía específica constante. Interpretación de fenómenos locales: Sobreelevación de la solera, Variación del calado con la anchura de un canal: ensanchamiento y estrechamiento.
DESAGUE BAJO COMPUERTA.- Introducción. Desagüe bajo la acción de la gravedad. Desagüe bajo compuerta. Coeficiente de desagüe.
VERTEDEROS.- Introducción. Definiciones. Formas de la lámina vertiente. Vertedero de pared delgada sin contracción lateral. Vertedero rectangular con contracción lateral. Vertedero triangular. Vertedero trapezoidal. Vertedero circular. Vertederos en perfil estricto: Perfil CREAGER. Vertederos en perfil estricto: Perfiles del BUREAU OF RECLAMATION. Vertederos en perfil estricto con compuertas. Vertedero en pared gruesa. Aplicaciones: el vertedero como caudalímetro. Aliviaderos.
RESALTO HIDRÁULICO.- Definición. Condición de resalto. Hipótesis de cálculo. Ecuación del resalto hidráulico. Resolución gráfica del resalto hidráulico. Resolución analítica del resalto hidráulico. Comportamiento del resalto según el calado aguas abajo del mismo. Formas de conseguir un resalto anegado. Pérdida de energía en el resalto hidráulico. Longitud del resalto.
RÉGIMEN UNIFORME EN CANALES.- Introducción. Ecuación general del movimiento uniforme en canales. Fórmula de Manning. Coeficiente de rugosidad de Manning. Curvas de capacidad en secciones simples. Flujo en secciones compuestas. Determinación de la profundidad normal y de la velocidad. Determinación del calado crítico. Aplicaciones: estaciones de aforo. Analogía con secciones compuestas naturales, los ríos: Cauce central y llanuras de inundación.
RÉGIMEN GRADUALMENTE VARIADO. Introducción. Hipótesis de cálculo. Ecuación diferencial del flujo gradualmente variado en canales. Curvas de remanso. Tipos de curvas de remanso. Integración de las curvas de remanso: En cauces cilíndricos, En cauces no cilíndricos. Aplicaciones prácticas: Modelos matemáticos aplicados al cálculo del régimen gradualmente variado: programas informáticos de uso habitual en ingeniería.
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 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.
ACTIVIDADES DE SEMINARIO/LABORATORIO
Prácticas en laboratorio y resolución de casos prácticos y/o problemas.
Metodología: Explicación personalizada en grupos reducidos sobre los conocimientos y aplicaciones mostradas en las clases teóricas y de problemas.
Se llevarán a cabo una serie de prácticas de laboratorio en la que se trabajan los conceptos básicos de la asignatura mediante la utilización de equipos docentes diseñados a tal efecto.
En cada sesión de prácticas, los alumnos tomarán los datos necesarios para realizar los cálculos que se les propongan, los cuales estarán relacionados con los conceptos teóricos vistos en clase.
TUTORÍAS
Seguimiento personalizado del aprendizaje del alumno.
REALIZACIÓN DE EXÁMENES
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: (1) Evaluación continua (ejercicios hechos en casa, practicas, informes y trabajos en grupo); (2) 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 prueba (test) y 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.
• Peláez, J. R. T., & Domínguez, A. L. (1974). Hidráulica básica. Universidad Politécnica de Madrid, Escuela UIT de Obras Públicas.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991002941209705773
• Tapia, N. G. (2002). Ingeniería fluidomecánica. Secretariado de Publicaciones e Intercambio Científico. Universidad de Valladolid.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991003181419705773
• White, F.M. (1989). Mecánica de fluidos. Editorial McGraw-Hill, 757 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991001881689705773
• Streeter, V.L. and Wylie, E.B. (1988). Mecánica de los fluidos. Editorial McGraw-Hill, 594 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991000142129705773
• Shames, I.H. (1967). La mecánica de los fluidos. Editorial McGraw-Hill, 592 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991005313479705773
• Giles, R.V. (1990). Mecánica de los fluidos e hidráulica. Teoría y 475 problemas resueltos. Editorial Shaum-McGraw-Hiill, 273 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991007339069705773
• French, R.H. (1988). Hidráulica en canales abiertos. Editorial McGraw-Hill, 723 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991000139079705773
• Ven Te Chow (1990). Hidráulica de los canales abiertos. Editorial Diana, 633 pág.
https://brumario.usal.es/permalink/34BUC_USAL/1r2qv74/alma991008271329705773
Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.
OSUNA, A. (1991).- "HIDRAULICA. Hidráulica Técnica y Mecánica de Fluidos". Ed. Servicio de Publicaciones de la E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid. 478 pp.
MARTINEZ MARIN, E. (2000).- "HIDRAULICA". Ed. Servicio de Publicaciones del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.
DEPARTAMENTOS TECNICOS DE URALITA S.A. (1987).- "Manual General Uralita. Tomo II- Obra Civil". Ed. Paraninfo. Madrid. 445 pp.+ XIV.
ESCRIBA BONAFE, D. (1988).- "Hidráulica para Ingenieros". Ed. Bellisco. Madrid. 726 pp. + XLVIII.
9. Evaluación
Criterios de evaluación.
La evaluación del aprendizaje del alumno se basará en las actividades llevadas a cabo por el alumno, pruebas parciales de conocimiento y en un examen final escrito. Las pruebas parciales de conocimiento y el examen final serán escritos y constarán de una parte teórica y una práctica.
- En la parte teórica se formularán una serie de tests y cuestiones conceptuales (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.
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: 5 %
D. Informes/trabajos en grupo: 5 %
E. Prácticas de laboratorio: 15 %
Para superar la asignatura es imprescindible aprobar las prácticas de laboratorio 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.
• Al finalizar cada tema se propondrán algunos problemas para entregar. Su calificación supondrá un 5 % de la nota final.
• Se plantearán una serie de informes y trabajos en grupo a lo largo del curso. Su calificación supondrá un 5 % de la nota final.
• Se realizarán una serie de prácticas de Laboratorio que habrán de realizarse en su totalidad. Su calificación supondrá un 15 % 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 las clases y el laboratorio.
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.