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Planilla de Actividades Curriculares
Código: H0550
Hidráulica General I
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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03028 - Ingeniería Civil 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
3ro
-
03028 - Ingeniería Civil 2006 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
3ro
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Civil - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
(F0301) Matemática A
(F0302) Matemática B
(F0303) Física I
(F0313) Matemática C 1
(F0303) Física I
(F0313) Matemática C 1

Ingeniería Civil - Plan 2006
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
-
-

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Hidraulica Basica
Departamento: Hidraulica

Ingeniería Civil - 2002 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Basicas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 96hs SEMANALES: 6 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
5 hs
PRÁCTICA
1 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
10 hs
Resol. de Problemas abiertos
0 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
0 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 106 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


Ingeniería Civil - 2006 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Basicas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 96hs SEMANALES: 0 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
0 hs
PRÁCTICA
0 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
10 hs
Resol. de Problemas abiertos
0 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
0 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 106 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

Profesor Adjunto -  
Ing.Baccheiga, Jorge Daniel

Jefe de Trabajos Prácticos -  
Ing.Henning, Ronaldo Eduardo

Ayudante Diplomado -  
Ing.Casado, Jose Miguel

Ayudante Diplomado -  
Ing.De Dios, Mariano

Ayudante Diplomado -  
Ing.Fragano, Ricardo Luis

Ayudante Diplomado -  
Ing.Hourcouripe, Agustin Alberto

Ayudante Diplomado -  
Ing.Lacunza, Esteban

Ayudante Diplomado -  
Ing.Lopardo, María Cecilia

OBJETIVOS

Alcanzar un conocimiento adecuado de la mecánica de fluidos poco compresibles y particularmente del agua. Adquirir los conocimientos básicos de la hidrodinámica clásica, que rigen y explican gran cantidad de los fenómenos naturales y tecnológicos con especial énfasis en los casos prácticos de la ingeniería civil. Implica el cálculo de estructuras sometidas al empuje del agua, el análisis dinámico de escurrimientos en fluidos ideales y reales, el estudio de escurrimientos a presión en régimen laminar y turbulento, el análisis de conceptos como capa límite y rugosidad equivalente, el estudio de regímenes impermanentes a presión, especialmente por golpe de ariete y las técnicas de análisis experimental aún imprescindibles en la mecánica de los fluidos.

PROGRAMA SINTÉTICO

Propiedades físicas de los fluidos.Introducción al concepto de cavitación.Estática de los fluidos. Empujes hidrostáticos.Cinemática de los fluidos. Dínámica de fluidos perfectos. Dinámica de líquidos reales.Escurrimientos laminares.Escurrimiento laminar en medios permeables.Teoría de la capa límite.Resistencia dinámica (arrastre y sustentación).Escurrimientos turbulentos.Escurrimientos permanentes a presión.Escurrimientos impermanentes a presión. Golpe de ariete.Análisis dimensional.Semejanza hidrodinámica.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad

1.- PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUÍDOS: Fluido real y fluido ideal. Medio continuo. Masa, volumen y peso específicos. Compresibilidad de líquidos y gases. Viscosidad dinámica. Fluidos no newtonianos. Viscosidad cinemática. Energía superficial. Angulo de contacto. Ascensión capilar. Absorción de gases por los líquidos. Tensión de vapor.

2.- INTRODUCCIÓN AL CONCEPTO DE CAVITACIÓN: Definición de la cavitación. Cavitación y ebullición. Tipos de cavitación. Umbral de cavitación. Desarrollo de la cavitación: por burbujas aisladas, por cavidades semipermanentes y por pulsos de presión. Erosión por cavitación.

3.- ESTÁTICA DE LOS FLUÍDOS: Presión en un punto de un medio continuo. Principio de Pascal. Ecuación fundamental de la hidrostática. Aplicación al campo gravitacional terrestre. Caso particular de la hidrostática. Presión absoluta y presión relativa. Unidades de presión. Equilibrio relativo: aceleración lineal constante y vaso rotatorio. Estática de los fluidos compresibles: ecuación fundamental, caso de fluidos poco compresibles. Piezómetros: simple, compuesto, diferencial, inclinado.

4.- EMPUJES HIDROSTÁTICOS: Empuje sobre paredes planas. Cálculo de compuertas planas. Empuje sobre superficies curvas. Cuerpos sumergidos y flotantes. Principio de Arquímedes. Estabilidad de cuerpos flotantes.

5.- CINEMÁTICA DE LOS FLUÍDOS: Formas de escurrimiento. Clasificación de movimientos. Descripción de los movimientos: métodos de Lagrange y Euler. Líneas que describen el flujo. Visualización. Velocidad. Movimientos característicos. Aceleración. Aceleración local y convectiva. Aceleración en la terna intrínseca. Gasto y velocidad media. Ecuación de continuidad para la totalidad del flujo y para un tubo de corriente. Función potencial. Movimiento potencial plano. Función de corriente. Movimientos potenciales simples. Red de corriente. Métodos de trazado. Resolución numérica de redes de corriente. Analogía electro-hidrodinámica. Analogía de Hele-Shaw.

6.- DINÁMICA DE LOS LÍQUIDOS PERFECTOS: Acciones. Ecuación de Euler en coordenadas cartesianas y en la terna intrínseca. Análisis de casos particulares. Teorema de Bernoulli para la totalidad del flujo. Teorema de Bernoulli para una línea de corriente. Extensión al tubo de corriente. Interpretación energética del teorema de Bernoulli. Aplicaciones del teorema de Bernoulli: distribución de presiones en flujo irrotacional, teorema de Torricelli, medición de presiones en conductos, tubo de Pitot, medidor Venturi. Ecuación de la cantidad de movimiento. Expresión general. Caso de movimiento permanente y fluido incompresible. Aplicaciones de la ecuación de cantidad de movimiento: reacción de chorros, codos y codos reductores en tuberías, acción dinámica sobre placas planas y curvas.

7.- DINÁMICA DE LOS FLUÍDOS REALES: Fluidos reales y fluidos perfectos. Consecuencias de la viscosidad. Regímenes de escurrimiento. Número de Reynolds. Tensiones de origen viscoso. Ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos incompresibles.

8.- ESCURRIMIENTO LAMINAR: Consideraciones generales. Aplicación de las ecuaciones de Navier-Stokes al escurrimiento bidimensional de Poiseuille, al flujo plano de Couette y al flujo de Couette generalizado. Escurrimientos deslizantes: flujo de Darcy, flujo de Stokes alrededor de una esfera y escurrimiento de Hele-Shaw.

9.- ESCURRIMIENTO LAMINAR EN MEDIOS PERMEABLES: Medio poroso. Porosidad. Homogeneidad e isotropía. Ley de Darcy. Límites de validez de la ley de Darcy. Permeabilidad. Analogía capilar. Aplicaciones sencillas de la ley de Darcy.

10. TEORÍA DE LA CAPA LÍMITE: Concepto de capa límite. Espesores de capa límite. Ecuación de cantidad de movimiento en una capa límite bidimensional. Capa límite de una capa plana. Capa límite laminar y capa turbulenta. Coeficientes de resistencia. Subcapa laminar. Capa límite alrededor de un obstáculo. Separación. Capa límite en conductos circulares.

11.- RESISTENCIA DINÁMICA (ARRASTRE): Conceptos fundamentales. Arrastre y sustentación. Coeficiente de arrastre. Resistencia y número de Reynolds. Resistencia de una esfera. Resistencia de un cilindro circular de altura infinita. Resistencia de cuerpos con aristas vivas. Generalización de resultados de arrastre.

12.- ESCURRIMIENTO TURBULENTO: Valores medios temporales y fluctuaciones. Intensidad de turbulencia. Características de la turbulencia. Disipación de energía en flujos turbulentos. Tensiones turbulentas aparentes. Hipótesis de Boussinesq. Longitud de mezcla de Prandtl. Hipótesis de Von Kármán. Perfil de velocidades en régimen turbulento.

13.- ESCURRIMIENTOS PERMANENTES A PRESIÓN: Escurrimiento laminar en tuberías. Expresión de Poiseuille. Escurrimiento turbulento en tuberías. Flujo en tuberías lisas. Rugosidad equivalente. Ecuaciones de Kármán Prandtl. Pérdidas de energía lineales. Pérdidas locales de energía. Diseño de conductos a presión.

14.- ESCURRIMIENTOS IMPERMANENTES A PRESIÓN. GOLPE DE ARIETE: Casos simples de movimientos impermanentes en tuberías (oscilaciones en un tubo en U). Golpe de ariete. Cierre lento. Ecuación de Michaud. Cierre brusco. Teoría de Allievi. Cálculo de sobrepresiones en conducciones industriales.

15.- ANÁLISIS DIMENSIONAL: Homogeneidad dimensional. Teorema de Buckingham. Aplicación a casos simples de física clásica. Aplicación del análisis dimensional a casos de mecánica de los fluidos. Limitaciones del método. Ejemplos de errores posibles de aplicación.

16.- SEMEJANZA HIDRODINÁMICA: Semejanza geométrica. Semejanza dinámica. Caso de predominio de diversas fuerzas activas: ley de Froude, ley de Reynolds, ley de Weber, ley de Cauchy. Similitud hidráulica. Introducción a la teoría de los modelos físicos.


BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad


Los libros mencionados a continuación se encuentran disponibles para su consulta en la Biblioteca del Departamento de Hidráulica:

- BALLOFFET, A., GOTELLI, L.M. y MEOLI, G.A.: "Hidráulica", dos tomos, Ediar, Buenos Aires, 1948.
- BENEDICT,R.P.; "Fundamentals of Pipe Flow", John Wiley & Sons, Nueva York, 1980.
- BRUN, E.A., MARTINOT LAGARDE, A. y MATHIEU, J.: "Mecánica de los fluidos", dos tomos, Editorial Labor, Barcelona, 1980.
- COMOLET, R.: "Mécanique expérimentale des fluides", tres tomos, Ed. Masson, Paris, 1961.
- GRAF, W.H. y ALTINAKAR, M.S.: "Hydrodynamique. Une introduction", Presses Polytechniques et Universitaires Romandes,Lausana, suiza, 1995.
- POTTER,M.C. y WIGGERT, D.C.: "Mecánica de los fluidos",Prentice Hall, México, 1997.
- ROUSE, H.: "Hidráulica", Dossat, Madrid, 1951.
- SCHLICHTING, H.: "Boundary layer theory", McGraw Hill, Nueva York, 1968.
- SOTELO AVILA, G.: "Hidráulica general", tomo I, México D.F, 1982
- STREETER, V.L.: "Mecánica de los fluidos", McGraw-Hill, Nueva York, 1963.
- VALLANTINE, H.R.: "Applied hydrodynamics", Butherworths, Londres, 1959.

"Programa Aprobado en la 56º Sesión Ordinaria del H. Consejo Académico el 29/03/2004".

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

La actividad práctica de la asignatura se desarrolla de acuerdo al siguiente programa:a) Nueve (9) trabajos de gabinete (resolución de problemas, proyectos elementales) con una duración individual de dos horas (duración total de 18 horas), de acuerdo con el siguiente detalle:G1 - Propiedades físicas de los fluidosG2 - HidrostáticaG3 - CinemáticaG4 - Hidrodinámica (primera parte)G5 - Hidrodinámica (segunda parte)G6 - Escurrimientos laminaresG6 - Capa Límite y ArrastreG7 - Escurrimientos a presión en régimen permanenteG8 - Escurrimientos a presión en régimen impermanenteG9 - Semejanza y Análisis Dimensionalb) Nueve (9) trabajos de laboratorio (con uso de instrumental de laboratorio y presentación de informe escrito sobre cada tema específico de laboratorio); duración total de 14 horas, de acuerdo con el siguiente detalle:L1 - Ascensión capilar entre placas planas divergentes (1 hora)L2 - Visualización de la cavitación en un estrechamiento brusco a presión (1/2 hora)L2 - Medición de presiones (1 hora)L3 - Equilibrio relativo en un vaso rotatorio a velocidad angular constante (2 hs)L4 - Analogía electro - hidrodinámica (1 hora) y Analogía de Hele Shaw (1/2 hora)L5 - Experiencia de Reynolds (2 horas)L6 - Escurrimiento laminar en un tubo cilíndrico (2 horas)L7 - Coeficiente de fricción en tuberías lisas en régimen turbulento (1 hora)L8 - Pérdidas de energía locales en escurrimientos a presión y régimen turbulento (2 horas)L9 - Escurrimientos a presión en régimen impermanente (1 hora)

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Se dictan las clases teórico prácticas durante las que se desarrollan los conceptos y se aplican a casos concretos de la ingeniería.Se tienen clases de gabinete para la resolución de problemas y trabajos prácticos, consulta y presentación de informesSe tienen clases de laboratorio, especialmente destinadas al desarrollo de técnicas experimentales por parte de los alumnos (no son observadores sino actores de la práctica).

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Una evaluación semanal de media hora de duración, previa a la clase, sobre temas de la clase anterior, en las que se deban responder en forma breve sobre conceptos relevantes. Dos exámenes parciales teórico - prácticosUna entrevista final con el alumno donde se repasan todos los temas de la materia con la modalidad de libro abierto. Al finalizar la entrevista, el estudiante contesta voluntariamente a una encuesta preparada por la cátedra.

MATERIAL DIDÁCTICO

Existen apuntes y guías de trabajo práctico de la materia a disposición de los alumnos en la Cooperativa de publicaciones del Centro de Estudiantes de La Facultad de Ingeniería (CEILP) y ejemplares de consulta en la Biblioteca del Departamento de Hidráulica. La lista de publicaciones es la siguiente:(1) DALMATI, D.; "Manual de hidráulica", Tomos I a V, CEILP, La Plata, 1961 (y ediciones posteriores).(2) DALMATI,D.;"Gráficos y Tablas", Recopilación para el curso de Hidráulica General, Parte I, CEILP, primera ed. 1970 y actualizaciones hasta el año 1996.(3) ALBINA, H.C.;"Guía de trabajos prácticos de Laboratorio", Partes I y II, CEILP, La Plata, 1976.(4) LOPARDO, R.A. y ALBINA,H.C.; "Hacia una interpretación energética de los fenómenos interfaciales", CEILP, La Plata, 1980.(5) LOPARDO,R.A.; "Análisis Dimensional", Apuntes de clase de Hidráulica General, CEILP, La Plata, 1981.(6) ROMANAZZI, P.G.; "Movimientos irrotacionales: Teoría y sus aplicaciones", CEILP, La PLata, 1987.(7) LOPARDO, R.A.; "Introducción al concepto de cavitación", Notas de clase de Hidráulica I, CEILP, La Plata, 1988.(8) ALBINA, H.C.;"Propiedades físicas de los fluidos", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.(9) ALBINA, H.C.;"Hidrostática I", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.(10) ALBINA, H.C.;"Hidrostática II", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.(11) ALBINA, H.C.;"Cinemática", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.(12) ALBINA, H.C.;"Dinámica de los fluidos", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.(13) ALBINA, H.C.;"Escurrimientos a presión en régimen permanente", Apuntes de clase de Hidráulica General I, CEILP, La Plata, 2000.

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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