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Pontificia Universidad Católica del Ecuador

1. DATOS INFORMATIVOS

FACULTAD: Ingeniería

CARRERA: Ingeniería Civil

Asignatura/Módulo: Hidráulica general Código: 12348

Plan de estudios: Nivel: Quinto

Prerrequisitos 12352, 13267

Correquisitos:

Período académico: Segundo semestre 2012-2013 N° Créditos: 4

DOCENTE.

Nombre: Pablo Alfredo Iturralde Ponce

Grado académico o título profesional: Ingeniero Civil, Master of Science (Environmental engineering)

Breve reseña de la actividad académica y/o profesional: Mecánica de fluidos, Hidráulica, Sanitaria 2: Tratamiento de aguas

Indicación de horario de atención al estudiante: Ma, Ju, Vi: 7:00-9:00

Teléfono: 299 1700 ext. 1211

2. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Análisis detallado del flujo de líquidos: flujo en tuberías aisladas, en sistemas de tuberías y en

redes. Flujo uniforme y uniformemente variado en canales. Flujo a través de algunas estructuras

especiales tales como orificios, compuertas y vertederos. Cálculo del tiempo de vaciado de

tanques. Proyecto de presas de derivación. Conocimientos básicos sobre maquinaria hidráulica. 3. OBJETIVO GENERAL Desarrollar los principios y leyes que rigen el comportamiento de los líquidos sujetos a

condiciones reales de flujo, es decir, sujetos a fricción, y exponer los conceptos y conocimientos

que hagan posible un diseño eficiente de diversas estructuras y dispositivos hidráulicos.


4. RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Al finalizar el curso, el estudiante estará en capacidad de:

Nivel de desarrollo de los resultados de aprendizaje

Inicial / Medio / Alto

Analizar el flujo en tuberías y diseñar, desde un punto de vista hidráulico, tanto tuberías individuales como sistemas de tuberías.

Alto

Analizar el flujo en canales en condiciones de

uniformidad y diseñar la conducción apropiada. Alto

Analizar el flujo en canales en condiciones de no uniformidad y diseñar las modificaciones necesarias en la sección de conducción.

Alto

Analizar el comportamiento de las estructuras

hidráulicas especiales y determinar apropiadamente

sus dimensiones.

Alto

Calcular el tiempo de vaciado de tanques, como paso

previo al cálculo del tiempo de vaciado de reservorios. Alto

Comprender el funcionamiento de las máquinas

hidráulicas, especialmente de las turbinas, y disponer

de criterios de selección del tipo de máquina.

Medio


5. RELACIÓN CONTENIDOS, ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE

CONTENIDOS (UNIDADES Y TEMAS)

SE

MA

NA

N° HORAS TRABAJO AUTÓNOMO DEL

ESTUDIANTE

ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA - APRENDIZAJE

RESULTADOS DE APRENDIZAJE

EVIDENCIAS

CLASES

Tu

torí

a

Actividades

N°

de h

ora

s

Descripción

Valo

raci

ón

Teó

rica

s

Prá

ctic

as

Capítulo 1: Introducción a la Hidráulica 1.1 Fundamentos de la

Hidráulica: su carácter empírico.

1.2 Aplicaciones de la

Hidráulica.

Capítulo 2: Flujo en tuberías 2.1 Generalidades y alcance del

estudio.

2.2 Flujo laminar y turbulento.

2.2.1 Esfuerzo cortante.

2.2.2 Número de Reynolds.

2.2.3 Radio hidráulico.

2.2.4 Velocidad crítica.

2.3 Distribución del esfuerzo cor-

tante en una tubería.

1 1 1

0,2 0,2 0,1 0,3 0,4

Revisión de apuntes de clase. Consultas bibliográficas. Resolución de problemas ilustrativos. Investigación propia

Exposición del profesor Opiniones personales y complementación por el profesor. Exposición y explicación de los conceptos.

Ubicar a la Hidráulica en el contexto de la Mecánica de fluidos.

Reconocer y diferenciar un flujo laminar de uno turbulento.


2.4 Distribución de velocidades en

una tubería.

2.4.1 Caso de flujo laminar.

2.4.2 Caso de flujo turbulento.

2.5 Pérdidas de carga.

2.5.1 Flujo laminar: fórmula de

Hagen-Poiseuille.

2.5.2 Flujo turbulento: fórmula

de Darcy-Weisbach.

2.6 Esfuerzo cortante en la pared

del tubo.

2.7 Factor de fricción.

2.8 Pérdidas localizadas o meno-

res.

2.9 Gradiente hidráulico y gra-

diente de energía.

2.10 Otras fórmulas utilizadas para

tuberías.

2.10.1 Fórmula de Chézy.

2.10.2 Fórmula de Manning.

2.10.3 Fórmula de Kutter-

Ganguillet.

2.10.4 Fórmulas exponencia-

les: fórmula de Hazen-Williams.

2.11 Sistemas de tuberías.

2.11.1 Tuberías equivalentes.

2.11.2 Sistemas de tuberías en

serie.

2.11.3 Sistemas de tuberías en

0,8 1,0 0,5 0,5 1,0 1,0 6,0 5,0

Ejemplos y problemas de aplicación.

Determinar velocidades puntuales en una tubería y calcular la velocidad promedio en toda la sección. Calcular las pérdidas de energía que ocurren en una tubería mediante el empleo de las diversas fórmulas presentadas. Identificar sistemas de tuberías en serie, en paralelo,

Prueba n.º 1

7,5


paralelo.

2.11.4 Redes de tuberías: méto-

do de Hardy Cross.

2.12 Problemas sobre sistemas

con varios reservorios.

Capítulo 3: Flujo en canales

3.1 Canal abierto: definición.

3.2 Diversos tipos de flujo en

canales.

3.3 Fórmula de Chézy aplicada a

canales.

3.4 Otras fórmulas utilizadas en

canales.

3.4.1 Fórmula de Kutter-

Ganguillet.

3.4.2 Fórmula de Bazin.

3.4.3 Fórmula de Powell.

3.4.4 Fórmula de Manning.

3.5 Distribución de velocidades en

un canal.

3.5.1 Flujo laminar.

3.5.2 Flujo turbulento.

3.6 Sección hidráulica de máxima

eficiencia.

3.7 Velocidad permisible en

canales.

3.8 Flujo en canales circulares

parcialmente llenos.

3.9 Energía específica.

3.9.1 Profundidad crítica:

caudal máximo para energía

específica constante; energía

5,0 4,0 2,0

Revisión de apuntes de clase. Consultas bibliográficas. Resolución de problemas ilustrativos. Investigación propia

40

Exposición y explicación de los conceptos. Ejemplos y problemas de aplicación.

combinados y complejos. Diseñar y calcular redes cualesquiera. Definir un canal, identificar el tipo de flujo y diseñar la sección de flujo empleando la fórmula que se estime más conveniente, según el caso. Diseñar alcanta-rillas circulares.

Prueba n.º 2

7,5


específica mínima para caudal

constante.

3.9.2 Número de Froude.

3.9.3 Flujos crítico, subcrítico

y supercrítico.

3.9.4 Salto hidráulico o resalto:

ecuación del resalto; condición

para que exista resalto.

3.10 Flujo gradualmente varia-

do.

3.10.1 Ecuación de resistencia

del flujo gradualmente variado.

3.10.2 Perfiles superficiales y

su clasificación.

3.10.3 Longitud del perfil.

3.10.4 Cambio de régimen de

flujo.

Capítulo 4: Estructuras

especiales

4.1 Canaletas Parshall.

4.2 Orificios.

4.3 Tiempo de vaciado de tanques

a través de orificios.

4.4 Compuertas.

4.5 Vertederos.

4.6 Presas de derivación.

4.7 Maquinaria hidráulica.

4.7.1 Torsión, potencia, carga.

4.7.2 Ecuación de Bernoulli

para un rodete de turbina;

aplicaciones.

4.7.3 Carga desarrollada por un

6,0 8,0 8,0

Revisión de apuntes de clase. Consultas bibliográficas. Resolución de problemas ilustrativos.

40

Exposición y explicación de los conceptos. Ejemplos y problemas de aplicación. Exposición y explicación de los conceptos. Ejemplos y problemas de aplicación.

Determinar profundidades críticas e identificar los flujos resultantes. Calcular y proyectar resaltos. Determinar y calcular los efectos del cambio de pendiente en un canal Diseñar las diversas estructuras hidráulicas propuestas Describir el comportamiento de las máquinas

Prueba n.º 3

Prueba n.º 4

Prueba n.º 5

7,5 7,5 8,0


rodete de bomba.

4.7.4 Parámetros típicos de una

máquina: factor de velocidad,

velocidad unitaria, caudal unitario,

potencia unitaria, velocidad especí-

fica. Ejemplos de aplicación.

6,0

28

hidráulicas. Disponer de criterios para escoger el tipo de máquina que se debe emplear en un proyecto.

Prueba n.º 6

12,0


6. METODOLOGÍA Y RECURSOS

a. METODOLOGÍA

Se empieza haciendo una primera mención al tema que se va a tratar y se plantean algunas preguntas a los estudiantes con el objeto de determinar qué idea tienen al respecto. Luego se hace una exposición explicativa, se aclaran las dudas y se corrigen los errores. Finalmente, si es el caso, se desarrollan algunos ejercicios de aplicación de los conceptos expuestos, que deberán servir para sustentar el trabajo individual.

b. RECURSOS

Texto, ayudas bibliográficas, pizarrón, marcadores.

7. EVALUACIÓN

La evaluación se hará mediante un total de seis pruebas, que se aplicarán dos por período,

de manera que de las dos primeras saldrá la primera nota, sobre quince (15) puntos; de las

dos siguientes se obtendrá la segunda nota, también sobre quince (15) puntos, y de las dos

últimas resultará la última nota, sobre veinte (20) puntos.

Si bien cada prueba hace énfasis sobre la materia dictada más recientemente, debe

recordarse que en algunas ocasiones hace falta recurrir a conceptos o conocimientos

cubiertos con anterioridad; por lo mismo, la materia que se debe conocer para cada examen

tiene un carácter acumulativo.

Aunque no es una norma, puesto que, según el grado de dificultad de las pruebas, su valor

relativo puede variar, es usual que las cuatro primeras valgan la mitad de la nota del

período. Dado que la última prueba enfoca toda la materia dictada en el semestre, su valor

mínimo será del 60% de la nota del tercer período, de manera que la prueba n.º 5 no podrá

tener un valor superior al 40%.

TIPO DE EVALUACIÓN CRONOGRAMA CALIFICACIÓN

1. PARCIAL 15

2. PARCIAL 15

FINAL 20


8. BIBLIOGRAFÍA

a. BÁSICA

Bibliografía (basarse en normas APA)

¿Disponible en Biblioteca a la

fecha?

No. Ejemplares (si está

disponible)

Giles, Ranald V.; Evett,Jack B. y Cheng

Liu. (1994). Mecánica de los Fluidos e

Hidráulica, Serie de compendios Schaum,

tercera edición, Madrid: McGraw-Hill

Interamericana de España S.A.U.

No

Daugherty, Robert L.; Franzini, Joseph B.

y Finnemore, E. John. (1998). Mecánica de

Fluidos con aplicaciones a la Ingeniería,

España: Mc-Graw Hill.

No

b. COMPLEMENTARIA



fecha?


disponible)

Massey, Bernard Stanford. (1979).

Mecánica de Fluidos, México

D.F.:C.E.C.S.A.

No

Sotelo Ávila, Gilberto (1980). Hidráulica

General, México D.F.: LIMUSA. No

Azevedo Netto, J.M. de y Acosta Álvarez,

Guillermo (1976). Manual de Hidráulica,

México D.F.: HARLA.

No

French, Richard H. (1985). Hidráulica de

Canales Abiertos, Naucalpan de Juárez, Mex,

México: McGraw-Hill de México.

No

c. RECOMENDADA



fecha?


disponible)


d. BIBLIOTECAS VIRTUALES Y SITIOS WEB RECOMENDADOS

http://accessengineeringlibrary.com/subject/civil engineering

Revisado:

_______________________ f) Coordinación de Docencia Fecha: ____________ Aprobado: _______________________ f) Decano Fecha: ____________ _______________________ Por el Consejo de Facultad Fecha: ____________

http://accessengineeringlibrary.com/subject/civil%20engineering


Hidráulica General - 12348

Segundo semestre 2012 - 2013

Programación de clases

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

01 14 Lunes Introducción; generalidades; conceptos básicos, esfuerzo cortante, velocidad.

01 16 Miérc. Pérdidas de carga en tuberías: fórmulas de Hagen-Poiseuille y de Darcy-Weisbach.

01 21 Lunes Problemas de aplicación.

01 23 Miérc. Pérdidas localizadas.

01 28 Lunes Gradiente hidráulico y de energía; otras fórmulas para tuberías.

01 30 Miérc. Prueba n.º 1.

02 04 Lunes Sistemas de tuberías: tuberías equivalentes; sistemas en serie.

02 06 Miérc. Sistemas en paralelo.

02 13 Miérc. Redes de tuberías.

02 18 Lunes Problemas con varios reservorios.

02 20 Miérc. Prueba n.º 2 (Primera nota).

02 25 Lunes Flujo en canales: definición; diversas fórmulas; distribución de velocidades.

02 27 Miérc. Sección hidráulica de máxima eficiencia; velocidad permisible; ejemplos de diseño.

03 04 Lunes. Flujo en canales circulares parcialmente llenos: aplicaciones.

03 06 Miérc. Energía específica: profundidad crítica.

03 11 Lunes Aplicaciones de la energía específica; resalto.

03 13 Miérc. Prueba n.º 3.

03 18 Lunes Flujo gradualmente variado: ecuación de resistencia.

03 20 Miérc. Clasificación de los perfiles superficiales de flujo: aplicaciones.

03 25 Lunes Cambio de régimen de flujo.

03 27 Miérc. Prueba n.º 4 (Segunda nota).

04 03 Miérc. Estructuras especiales: canaletas Parshall; orificios.

04 08 Lunes Aplicaciones de los orificios: tiempo de vaciado de tanques; compuertas; vertederos.

04 10 Miérc. Presas de derivación; aplicaciones.

04 15 Lunes Prueba n.º 5.

04 17 Miérc. Maquinaria hidráulica: torsión, potencia, carga; aplicaciones.

04 22 Lunes Maquinaria hidráulica: parámetros de relación: aplicaciones.

04 29 Lunes Prueba n.º 6 (Tercera nota).

Número de horas de trabajo presencial: 67

Número de horas de trabajo personal del estudiante: 67

Fechas de entrega de las notas:

Según programación señalada oportunamente por la Facultad

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