Esta materia pertenece al módulo formativo II “FORMACION TECNOLOGICA COMUN”, que está compuesto por 19 asignaturas, con 90 créditos ECTS.

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.

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.

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.

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.

CE 13.- Conocimiento de los conceptos y los aspectos técnicos vinculados a los sistemas de conducciones, tanto en presión como en lámina libre.

TEMEZ PELAEZ, J.R. ( - ).- "Hidráulica Básica". Ed. Servicio de Publicaciones de la Escuela de I.T.O.P. de Madrid. 241 pp. 

GARCÍA TAPIA, N. (1998). “Ingeniería fluidomecánica”. Ed. Secretariado de Publicaciones e Intercambio Científico. Universidad de Valladolid.

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.

FRENCH, R.H. (1988).- "Hidráulica de Canales Abiertos". Ed. McGraw-Hill, Inc., México. 723 pp. + XI.

VEN TE CHOW, (1990).- "Hidráulica de los canales abier­tos". Ed. Diana. México. 633 pp. + XV.

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.

La evaluación de la adquisición de las competencias de la materia se basará principalmente en el trabajo continuado del estudiante, controlado periódicamente con diversos instrumentos de evaluación, conjuntamente con un examen final.

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 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 (66,67 % Problemas, 33,33 % Teoría (preguntas cortas)), 50%

B. Pruebas parciales de conocimiento (66,67 % Problemas, 33,33 % Teoría (preguntas cortas)), 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.

Los instrumentos de evaluación se llevarán a cabo a través de diferentes actividades:

Actividades de evaluación continua:

• Se realizarán tres 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.

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.

Se realizará una prueba escrita de recuperación en la fecha prevista en la planificación docente.

La recuperación se basará en un examen escrito de similares características al examen final de la convocatoria ordinaria, también con un peso del 70 % en la calificación final.

Se mantendrán las calificaciones parciales en los apartados de resolución de problemas y participación en actividades no presenciales.

Se recomienda, particularmente:

- El estudio de la materia acompañado de realización de prácticas propuestas durante el curso.

- Usar las tutorías para clarificar y resolver las dificultades planteadas.