UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: H0502
Hidráulica II
Última Actualización de la Asignatura: 13/08/2015

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03003 - Ingeniería Hidráulica 2011 Obligatoria
Totales: 0
Clases: 0
Evaluaciones: 0
3ro
-
03003 - Ingeniería Hidráulica 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases: 0
Evaluaciones: 0
3ro
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Hidráulica - Plan 2011
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
-
-

Ingeniería Hidráulica - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
(F0303) Física I
(F0313) Matemática C 1
(H0501) Hidráulica I
(H0501) Hidráulica I

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Hidraulica Basica
Departamento: Hidraulica

Ingeniería Hidráulica - 2011 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Basicas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 80hs SEMANALES: 5 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
3 hs
PRÁCTICA
2 hs

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

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 80 hs

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

-

PRÁCTICA

-


Ingeniería Hidráulica - 2002 plegar-desplegar

Tipificación:

CARGA HORARIA

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

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

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 0 hs

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

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

No se ha actualizado el plantel docente aún.

OBJETIVOS

Estudiar el movimiento permanente en escurrimientos a presión para flujos uniformes y variados, y para fluidos incompresibles y compresibles. Caracterizar el movimeinto impermanente en tuberíasFlujo por orificios.Adquirir el conocimiento de los escurrimientos naturales y artificiales desarrollados a superficie libre: - las ecuaciones básicas del movimiento para régimen permanente y uniforme y en condiciones de flujo gradual y bruscamente variado.- una introducción al escurrimiento impermanente. - Vertederos y rápidas.

PROGRAMA SINTÉTICO

Escurrimientos a presión en régimen permanente y uniforme. Cálculo de tuberías.Escurrimientos presión en régimen permanente y variado. Pérdidas de energía localesEscurrimientos a presión régimen impermanente. Golpe de ariete.Escurrimientos a presión de fluidos compresibles.Orificios. Aforos en conductos.Escurrimientos a superficie libre en régimen permanente y uniforme. Escurrimientos a superficie libre en régimen permanente y bruscamente variado. Resalto hidráulico.Escurrimientos a superficie libre, permanente y gradualmente variado. Curvas de remanso.Transiciones a superfice libre.Rápidas. Cavitación. Métodos de mitigación.Escurrimiento a superficie libre en régimen impermanente. Ecuaciones de Saint Venant.Modelos físicos.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad

I) Uso del diagrama de Rouse y ecuaciones de Kármán Prandtl (repaso). Introducción al cálculo de tuberías circulares en régimen permanente y uniforme. Tuberías de forma no circular. Aplicación de la ecuación de Bernoulli. Pérdidas de energía friccionales. Coeficiente f para conductos comerciales. Pérdidas locales, curvas, codos, válvulas. Expansiones bruscas. Longitud equivalente. Diseño y verificación de sistemas de conductos para el transporte de agua y otros líquidos. Trazado de líneas de energía. Tuberías en serie y paralelo. Gasto en ruta. Introducción al cálculo de redes.

II) Movimiento impermanente en conductos a presión. Sistemas rígidos, oscilaciones de masas. Vaciado de un depósito. Sistemas elásticos. Golpe de ariete. Hipótesis y desarrollo de las ecuaciones generales de golpe de ariete. Celeridad. Solución simplificada de Allievi. Propagación de ondas de velocidad y de presión. Cierre rápido, lento y límite. Cálculo de sobrepresiones máximas. Diagramas de sobrepresión en sistemas simples. Dispositivos reductores del golpe de ariete, cámaras de aire, chimeneas de equilibrio, válvulas disipadoras (concepto). Funcionamiento hidráulico de una chimenea de equilibrio. Determinación de la posición en una instalación hidroeléctrica.

III) Orificios. Hipótesis y planteo de las ecuaciones básicas. Orificios de pared delgada y pared gruesa. Pequeña y gran altura respecto de la carga. Descarga libre y sumergida. Contracción y perdidas de energía. Dispositivos aforadores en conductos. Toberas. Placas orificios. Válvulas.

IV) Introducción a los escurrimientos a superficie libre. Definiciones. Chorros, escurrimientos en cauces artificiales y naturales. Definiciones. Comparación escurrimientos a presión y a superficie libre. Influencia de la viscosidad, movimientos laminares, y turbulentos a superficie libre. Coeficiente de fricción para canales. Influencia de la fuerza gravitatoria, movimiento subcrítico, crítico y supercrítico. Celeridad de ondas de pequeña amplitud. Número de Froude. Clasificación de los movimientos unidireccionales.

V) Distribución de presiones en un canal. Influencia de la curvatura del fondo y la pendiente en la distribución vertical de presiones. Aplicación de la ecuación de energía a un canal. Energía propia. Curva H-h. Ecuación de estado crítico. Cálculo del tirante crítico para secciones de forma cualquiera. Caso de secciones rectangulares. Ejemplos de aplicación.

VI) Escurrimientos friccionales. Definición. Cálculo del esfuerzo de corte medio del fondo. Pérdidas de energía. Ecuación de Chézy. Análisis del coeficiente C. Coeficiente n de Manning. Movimiento permanente y uniforme. Cálculo de canales. Diseño y verificación de canales. Secciones abiertas y cerradas. Secciones compuestas, rugosidades diferentes. Velocidad límite.

VII) Distribución del esfuerzo de corte en la sección de un canal. Capa límite en canales. Distribución vertical del esfuerzo de corte en movimiento uniforme y permanente bidimensional. Ley universal de distribución de velocidades. Velocidad media teórica. Régimen laminar y turbulento. Justificación teórica del coeficiente C de Chézy y del coeficiente de rugosidad n de Manning.

VIII) Resalto hidráulico identificación experimental y relevamiento expeditivo de parámetros. Posibilidades y limitaciones del planteo de las ecuaciones básicas al resalto. Equilibrio macroscópico del resalto. Ecuación de momenta para canales de fondo horizontal y forma cualquiera. Ecuaciones del resalto libre. Sección rectangular ecuación de Bélanger. Parámetros medios temporales, tirantes conjugados, presiones en la base, velocidades medias y pérdida de energía. Longitud del resalto. Análisis de parámetros instantáneos presión, velocidad, oleaje generado por el resalto. Uso del resalto como disipador de energía. Cálculo de un cuenco disipador. Descripción conceptual del uso de elementos de disipación forzada.

IX) Movimiento permanente gradualmente variado. Ecuación general. Análisis del comportamiento en los límites de la ecuación. Identificación de las zonas donde pueden desarrollarse curvas de remanso. Influencia de la pendiente. Determinación de la forma de los distintos perfiles líquidos posibles. Control de flujo. Tipos de control secciones de control. Trazado conceptual de perfiles líquidos. Ejercicios de aplicación del trazado de perfiles líquidos con cambios de pendiente e inclusión de dispositivos de control, compuertas, vertederos, orificios. Salto hidráulico. Métodos numéricos de cálculo de curvas de remanso para canales y cursos naturales. Aplicación práctica mediante el uso de ordenadores.

X) Movimiento espacialmente variado permanente. Aporte y derivación lateral de gasto en un canal. Vertedero lateral. Planteo de ecuaciones básicas. Trazado de los perfiles líquidos en la zona de derivación. Trazado del perfil líquido general del canal.

XI) Movimiento fuertemente variado permanente. Definición. Obtención de la ley H-Q de dispositivos de control. Compuertas planas y circulares. Cálculo de vertederos. Vertedero perfecto. Aforo. Vertederos triangulares y rectangulares con contracción lateral. Dispositivos de control por flujo crítico. Vertederos de cresta ancha. Canaletas Venturi. Criterios de diseño de vertederos aliviadores de perfil normal (Conceptual). Carga de diseño. Subdimensionado.

XII) Cambios de sección. Transiciones. Escalones, contracciones y expansiones a superficie libre. Trazado conceptual del perfil líquido. Influencia y cálculo de pérdidas locales de energía. Ondas estacionarias. Generación y propagación de ondas de pequeña amplitud en agua quieta. Idem en agua en movimiento permanente y uniforme. Frentes de onda. Ondas generadas por pilares . Frente de onda abrupto en régimen supercrítico por cambio de dirección de la pared (resalto oblícuo). Planteo de las ecuaciones básicas. Visualización experimental de ondas.

XIII) Canales de fuerte pendiente. Principales aspectos a considerar en el diseño de rápidas. Perfil líquido. Velocidades medias. Aireación natural. Cavitación en rápidas. evaluación del riesgo de cavitación, coeficiente de cavitación de una rápida y coeficiente crítico de cavitación. Métodos de obtención de Kc. Métodos para mitigar los daños de cavitación. Aireación forzada, funcionamiento de un aireador.

XIV) Movimiento impermanente en canales. Movimiento fuerte y gradualmente variado, conceptual. Relación con fenómenos de la naturaleza y con las obras de ingeniería. Propagación de frentes abruptos, cálculo de la celeridad. Hipótesis y desarrollo de las ecuaciones generales del movimiento gradualmente variado a superficie libre (ecuaciones de saint Vennant). Derivación de las ecuaciones de los movimientos gradualmente variados y uniformes permanentes como caso particulares de la ecuación general. Análisis conceptual de las soluciones simplificadas hiperbólica y parabólica.

XV) Teoría de modelos. Modelos matemáticos y modelos físicos (concepto). Obtención de las leyes de escala para el diseño de modelos físicos. Identificación e implementación de la infraestructura necesaria para la operación de un modelo físico. Ejemplos de aplicación. Elaboración de un plan de ensayo para un caso simple. Empleo de Instrumentación de laboratorio. Visita a un laboratorio de hidráulica y práctica de mediciones simples y avanzadas de parámetros medios temporales e instantáneos.

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad


ALBINA, H.A.: "Guía de trabajos prácticos de Hidráulica General", dos tomos, C.E.I.L.P., La Plata, 1976.
BRUN, E.A., MARTINOT LAGARDE, A. y MATHIEU, J.: "Mecánica de los fluidos", dos tomos, Editorial Labor, Barcelona, 1980.
DALMATI, D.: "Manual de hidráulica", Centro de Estudiantes de Ingeniería de La Plata, 1961 (y ediciones posteriores).
GRAF, W.H. y ALTINAKAR, M.S.: "Hydrodynamique. Une introduction", Presses Polytechniques et Universitaires Romandes,Lausana, suiza, 1995.
KAY, J.M.: "Introduction à la mécanique des fluides et la transmission de la chaleur", Dunod, París, 1964.
LOPARDO: R.A.: Apuntes de la materia. Fascículos por tema.
LOPARDO, R.A.: "Propiedades físicas de los fluidos", Notas de clase de Hidráulica I, C.E.I.L.P., La Plata, 1989.
LOPARDO, R.A.: "Introducción al concepto de cavitación", Notas de clase de Hidráulica I, C.E.I.L.P., La Plata, 1988.
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.
SHAMES, I: "Mechanics of fluids", 3rd ed., McGraw-Hill, Nueva York, 1992
SOTELO AVILA, G.: "Hidráulica general", tomo I, México D.F
STREETER, V.L.: "Mecánica de los fluidos", McGraw-Hill, Nueva York, 1963.
VALLANTINE, H.R.: "Applied hydrodynamics", Butherworths, Londres, 1959.
WILLIE, E..B.y STREETER, V.L..:"Fluid transients in systems",Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993
Nota: todo el material bibliográfico se encuentra disponible en la Biblioteca del Departamento de Hidráulica.

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

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

El programa de actividades prácticas acompaña el dictado de clases teóricas con una carga horaria de 2 horas semanales, dividida en tareas de gabinete y laboratorios.Las tareas de gabinete permiten aplicar los conceptos teorícos en la resolución de problemas que sintetizan distintos cálculos de verificación o diseño de estructuras relacionadas con los escurrimientos a presión y a superficie libre en los distintos régimenes y movimientos mencionados en los contenidos analíticos de la materia. Las prácticas de laboratorio desarrollados en las instalaciones existentes en la facultad, permiten que el alumno visualice los distintos tipos de escurrimientos estudiados y pueda apreciar las distintas causas que gobiernan los mismos, analizando la sensibilidad a las modificaciones que se puedan introducir, principalmente para escurrimientos fuertemente variados como el resalto hidráulico o el escurrimiento sobre vertederos. Los laboratorios culminan en Informes técnicos de las tareas realizadas por el alumno que le permiten en la práctica, expresar en forma resumida y ordenada los resultados obtenidos e inconvenientes encontrados en el desarrollo de su tarea. El alumno llevará una carpeta con los problemas resueltos y con los informes de las prácticas de laboratorio. Esta carpeta es períodicamente revisada y aprobada por los auxiliares docentes.Unos de los trabajos de laboratorio se realizará en las instalaciones del Laboratorio de Hidráulica del INA, en Ezeiza donde, a lo largo de una jornada completa, los alumnos tomarán contacto con la infraestructura de laboratorios para modelos físicos. Realizarán mediciones simples de parámetros medios (niveles, velocidades, presiones) y podrán participar de la realización de mediciones avanzadas para la determinación de parámetros aleatorios. Reconocerán el instrumental de laboratorio, la infraestructura básica para operar un modelo físico, y las principales técnicas constructivas. Se informarán de las posibilidades y el estado del arte de la modelación matemática aplicada a problemas de la ingeniería hidráulica. Total: 32 horas

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Se armoniza la enseñanza teórico - práctica de la asignatura, de manera que a medida que se progresa en la parte teórica, se profundiza la práctica. Los conocimientos enseñados en la teoría son aplicados en la práctica con intervención directa del alumno y guía permanente del docente.Las prácticas de Laboratorio, que complementan la enseñanza, muestran la importancia de la experimentación en el desarrollo de la hidráulica. La importancia de esta herramienta se manifiesta en su carácter de obligatorias. El dictado de las clases teórico - prácticas se realiza por capítulos o módulos temáticos que pueden abarcar más de una clase. En ellas se desarrollan los conceptos básicos, se muestran resoluciones de casos prácticos característicos y se hace referencia a los problemas que el alumno deberá resolver con carácter obligatorio o con carácter optativo. Para ello se cuenta con Guías de actividades prácticas que presentan una gran variedad de problemas prácticos.El apunte del tema a dictar se encuentra previamente a disposición del alumno, que sigue la clase sin necesidad de tomar notas y centrando su interés en captar los principales conceptos. A efectos de facilitar el dictado de las clases se ha volcado en transparencias una guía del dictado de las clases que se complementa con el uso del pizarrón, presentando algunas ventajas tales como el ahorro de tiempos muertos, la posibilidad de volver a temas o figuras antes expuestas fácilmente y una ordenada visualización del desarrollo de la clase. En varias oportunidades la clase teórica es precedida por una demostración experimental donde se introduce al alumno en forma conceptual e integral en el tema. En horarios complementarios al dictado del curso el cuerpo docente estará a disposición de los alumnos para evacuar todo tipo de consultas, en particular las referentes a la resolución de los problemas prácticos, sean estos obligatorios u optativos. Se promoverá el uso de la comunicación electrónica para la evaucación de consultas.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Dada la característica de cursada por promoción, se instrumentará una evaluación del tema teórico dictado la fecha anterior, previamente al inicio de cada clase, con preguntas de tipo conceptual que puedan ser respondidas por escrito en un tiempo de treinta (30) minutos. Las correcciones y calificaciones serán conocidas por los alumnos en la clase inmediata posterior a la evaluada. Mediante esta metodología se asegura el seguimiento de la materia por parte del alumno y confirma si los principales conceptos volcados han sido adecuadamente comprendidos, o si existe algún déficit en la explicación de los temas o en los apuntes.La evaluación se realizará en un todo de acuerdo a la Odenanza 028/02 de la Facultad. La materia será subdividida en dos módulos y se tomarán un total de dos (2) exámenes parciales, teórico prácticos, uno por cada módulo. Estos serán rendidos en forma escrita y oral, donde el alumno deberá desarrollar los temas comprendidos en los correspondientes módulos. Cada examen parcial tendrá un recuperatorio para aquellos alumnos que no hayan aprobado. Para aprobar cada parcial por el sistema de promoción , el elumno deberá obtener una nota promedio entre los dos parciales igual o mayor que seis (6)(con un mínimo de cuatro (4 ) en alguno de ellos), tanto en la parte teórica como práctica. Para poder rendir estas pruebas el alumno deberá tener aprobada la carpeta de trabajos prácticos, con todos los problemas obligatorios y prácticas de Laboratorio correspondientes resueltos. Tal como lo establece la ordenanza se dispondrá un examen parcial flotante.Los alumnos que solamente hayan aprobado la parte práctica de cada módulo con un mínimo de 4 (cuatro) puntos estarán habilitados como lo exige la Ordenanza 028/02, para rendir un Examen Final.En similares condiciones podran hacerlo aquellos alumnos que se hayan inscripto para cursar solamente los trabajos prácticos de la materia.Al final del curso por promoción, se implementará un Coloquio del alumno con los docentes de la Cátedra, para todos los alumnos ya aprobados en los parciales. En este coloquio y mediante preguntas conceptuales se evaluará el nivel de conocimiento e integración de la materia obtenido, y también el rendimiento de la Cátedra. Se estima un tiempo de veinte minutos por alumno y se recomendará a los alumnos efectuar un repaso global previo de toda la materia. Esta evaluación no modificará la condición de aprobado del alumno y en caso de un rendimiento adecuado en el coloquio podrá aumentar hasta un punto el promedio obtenido en los parciales.

MATERIAL DIDÁCTICO

Existen apuntes y Guias de Trabajos Prácticos de la materia en el CEILP y ejemplares de consulta en la Biblioteca del Departamento de Hidráulica.Apuntes de clase de Hidráulica II Capítulo 1 - Cálculo de conductos a presión. Capítulo 2 - Golpe de Ariete. Capítulo 3 - Orificios. Dispositivos de aforo en conductos.Capítulo 4 - Escurrimientos a superficie libre de líquidos reales.Capítulo 5 - Resalto Hidráulico.Capítulo 6 - Movimiento permanente gradualmente variado a superficie libre.Capítulo 7 - Movimiento espacialmente variado permanente.Capítulo 8 - Control de flujo. Compuertas. Vertederos. Aforadores a superficie libre.Capítulo 9 - Transiciones a superfice libre. Pérdidas localesCapítulo 10 - Ondas EstacionariasCapítulo 11 - Rápidas. Capítulo 12 Capítuo 12 - Modelos HidráulicosGuia de Trabajos Prácticos Gabinete:G1 - Cálculo de conductos a presión. G2 - Golpe de Ariete y Chimenea de equilibrio. G3 - Oificios. Aforo en conductos. G4 - Cálculo de canales. G5 - Resalto. G6 - Curvas de Remanso. G6 - Control de Flujo. Compuertas. Vertederos. Aforadores a superficie libre. G7 - Transiciones. G8 - Rápidas.Laboratorio:L1 - Perdidas friccionales y locales en sistemas a presión. L2 - Chimenéa de equilibrio. L4 - Ensayo de una válvula esclusa. L5 - Resalto Hidráulico L1 - Diseño y verificación de un vertedero.

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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