PLANIFICACIÓN Hidráulica Aplicada PRÁCTICA

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1 PLANIFICACIÓN 2011 Hidráulica Aplicada INFORMACIÓN GENERAL Carrera Ingeniería Ambiental Departamento Hidráulica Plan de Estudios Plan 2006 Docente Responsable Mario Isaac Schreider Carga Horaria Carga Horaria Cuatrimestral EORÍA PRÁCICA 105 hs 41 hs Carácter Cuatrimestral Equipo Docente SIIO WEB DE LA ASIGNAURA Formación Experimental Resolución de Problemas Resolución de Problemas de Ingeniería Proyectos y diseños de procesos CONSULAS Y ORAS ACIVIDADES EVALUACIONES 11 hs 25 hs 9 hs 0 hs 11 hs 8 hs CONENIDOS MÍNIMOS DE LA ASIGNAURA CONENIDOS MÍNIMOS: Nociones de hidrometría: mediciones de niveles y caudales. Dispositivos de medición en tuberías y pequeños canales. Principios básicos del escurrimiento en canales. Clasificación. Ecuación de continuidad, energía y cantidad de movimiento. Flujo crítico. Flujo Uniforme. Diseño de canales en flujo uniforme. Flujo gradualmente variado: Ecuación general. Métodos de resolución. Aplicaciones de los principios básicos del escurrimiento en canales a problemas ambientales: diseño de barreras flotantes. Fundamentos de Hidráulica Fluvial. Principios básicos del escurrimiento a dos fases. Propiedades de los sedimentos. ransporte de sedimentos: Iniciación del movimiento. Diseño de canales estables. Evaluación del transporte de sedimentos. eoría de bombas, conceptos básicos. Cálculo de alturas y curvas características. bombas. OBJEIVOS DE LA ASIGNAURA Que el alumno adquiera conocimientos básicos sobre: Principios y leyes que gobiernan el escurrimiento a superficie libre. écnicas y metodologías más comunes para la medición de los parámetros hidráulicos más importantes, tales como: presión, velocidad, caudal. Sistemas de bombeo. Principios básicos que gobiernan el escurrimiento sobre un fondo móvil. Desarrollo de capacidades para el diseño de canales tanto revestidos como excavados. Valoración del transporte de sedimento en cauces fluviales. Página 1 de 15

2 Aplicación de los conceptos de hidráulica de canales y de hidráulica fluvial a situaciones de interés de la ingeniería ambiental. CONOCIMIENOS ESPECÍFICOS PREVIOS PARA CURSAR LA ASIGNAURA El régimen de correlatividades adoptado es de tipo global o de aprobación de bloques de asignaturas para acceder al cursado de cuatrimestres más avanzados. Además, se agregan exigencias particulares para ciertos tipos de asignaturas con temáticas estrictamente concatenadas entre sí. En el caso de esta Asignatura se requiere para cursar y rendir, tener regularizada la asignatura Mecánica de Fluidos y aprobadas todas las asignaturas del primero, segundo y tercer cuatrimestre Asignaturas iclo Inicial 1 er Cuatrimestre Para Cursar y Rendir Regularizada Aprobada - C. A. D. de Matemá 2.- Química General e Inorgánica - C. A. D. de Química 3.- Comunicación écnica I do Cuatrimestre 4.- Álgebra Lineal Cálculo I 1-6- Comunicación écnica II Química Ambiental I 2-3 er Cuatrimestre 8.- Física I Cálculo II ecnología, Ambiente y Sociedad Elementos de Cartografía y opografía Química Ambiental II 7-4 to Cuatrimestre 13.- Física II 8 1 er Cuatrimestre 14.- Ecuaciones Diferenciales Estadística Geología, Geomorfología y Suelos 11 Ciclo Superior 5 to Cuatrimestre 17.- Mecánica de Fluidos - 1 er y 2 do Cuatrimest 18.- Fisicoquímica y ransporte en Suelos Fisicoquímica Microbiología Ambiental 12 6 to Cuatrimestre 21.- Métodos Numéricos y Computación - 1 er, 2 do y 3 er Cuatrim 22.- Hidráulica Aplicada Hidrología Aplicada Ecología 12 7 mo Cuatrimestre 25.- Procesos Fisicoquímicos en Ingeniería Ambiental - 1 er, 2 do, 3 er y 4 to Cua 26.- Contaminación Atmosférica Modelación Ambiental - 8 vo Cuatrimestre 28.- Procesos Biológicos en Ingeniería Ambiental - 1 er, 2 do, 3 er, 4 to y 5 to Página 2 de 15

3 Asignaturas Para Cursar y Rendir Regularizada Aprobada 29.- Gestión Integrada de Recursos Naturales 27 Cuatrimestre 9 no Cuatrimestre 30.- Residuos Sólidos - 1 er, 2 do, 3 er, 4 to, 5 to y t 31.- Economía y Costos - Cuatrimestre 32.- Diseño de Sistemas Ambientales - 10 mo Cuatrimestre 33.- Análisis de Riesgo y Legislación Ambiental - 1 er, 2 do, 3 er, 4 to, 5 to, tm 34.- Formulación y Evaluación Económico Ambiental de Proyectos 31 Cuatrimestre Materias Optativas - 1 er, 2 do, 3 er, 4 to, 5 to y t Práctica Profesional Supervisada Proyecto Final de Carrera Cuatrimestre El alumno no deberá adeudar más de seis (6) asign Para comenzar: ener aprobadas todas las asignat el 8vo Cuatrimestre. Para rendir: ener todas las asignaturas aprobadas MEODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Basado en los principios universales de la Mecánica de Fluidos, Hidráulica Aplicada es una asignatura en la cual se introduce al alumno al conocimiento de los conceptos y leyes fundamentales que gobiernan el escurrimiento a superficie libre y algunas aplicaciones que, en el campo de la Ingeniería Ambiental, se derivan de los contenidos básicos impartidos. A los conceptos básicos de la Hidráulica de Canales se suman los desarrollos de la Hidráulica Fluvial, particularmente enfocados en la mecánica del transporte de sedimentos en cauces aluviales. Ello conforma un esquema sustancial del conocimiento de los procesos físicos que anima el escurrimiento a una y dos fases y que condicionan y gobiernan muchos procesos de transporte de contaminantes tanto en agua como en sedimento. Resulta necesario para tal fin, asegurar que el alumno comprenda la verdadera dimensión del problema, ubicándolo tanto espacial como temporalmente. Es por ello que el desarrollo de las clases teóricas involucra permanentes referencias a situaciones reales, en lo posible geográficamente próximas al ámbito de la FICH. Se pretende de este modo cerrar un círculo que va, desde la abstracción matemática del problema, hasta su aplicación a situaciones reales y conocidas por el alumno. A continuación del desarrollo teórico de cada tema, se realiza la práctica de gabinete, la cual se lleva a cabo sobre la base de una guía de ejercicios elaborada por los integrantes de la asignatura. En los temas que incluyen prácticos de laboratorio, éstos se llevan a cabo una vez presentadas la guía de ejercicios, con lo que se asegura que el alumno haya tenido un acercamiento cuantitativo a la temática y esté en mejores condiciones para medir y evaluar el fenómeno. Como elemento de integración de conocimientos, se requiere de la resolución de problemas de tipo abierto, a los que confluyen, no sólo temas de la asignatura sino también de otras que le preceden a ésta. Los alumnos los resuelven en forma domiciliaria, pudiendo trabajar en grupos. PROGRAMA ANALÍICO ítulo: ema 1: Descripción/ Generalidades, Breve historia de la Hidráulica. Aspectos sociales de la Contenidos: ingeniería de los recursos hidráulicos. El enfoque integrado para el desarrollo de obras hidráulicas. Consideraciones ambientales Página 3 de 15

4 ítulo: ema 2: Descripción/ Descripción del flujo en un canal abierto. ipos de escurrimientos. Clasificación Contenidos: en función del tiempo y del espacio. Estados de flujo. Regímenes de flujo. ipos de canal. Geometrías de canal. Distribución de velocidades en la sección de un canal ítulo: ema 3: Descripción/ Medición de niveles y caudales. Limnímetros y limnígrafos. Normas de Contenidos: instalación. Determinación de caudales en tuberías y pequeños canales. Medidor Venturi. Canaleta Parshall. Vertederos rectangulares y triangulares. Aforos en ríos y grandes canales. Dispositivos de medición. Métodos de cálculo ítulo: ema 4: Descripción/ Principio de energía y cantidad de movimiento. Energía de flujo en canales. Contenidos: Energía específica. Criterio para el estado crítico del flujo. Fenómenos locales. La ecuación de cantidad de movimiento. La fuerza específica aplicada al estudio en canales. Flujo crítico. Cálculo del flujo crítico. Control de escurrimiento ítulo: ema 5 Descripción/ Flujo uniforme. Características del flujo uniforme. La resistencia y las Contenidos: ecuaciones del flujo uniforme. La ecuación de Chezy y Manning. l coeficiente de rugosidad de Manning. Factores que la afectan. Fórmula de Cowan. El factor de sección para el cálculo del flujo uniforme. Sección hidráulica óptima de un canal. Flujo en canales de rugosidad compuesta. Cálculo de la profundidad y la velocidad normal Cálculo de la pendiente normal. Problemas de cálculo del flujo uniforme Cálculo del caudal de creciente Método área - pendiente. ítulo: emas 6 Descripción/ Flujo gradualmente variado. Consideraciones generales. Ecuación general del Contenidos: flujo gradualmente variado. Clasificación de los perfiles superficiales. Secciones de control. Análisis de los perfiles. Perfiles de continuidad. Integración de la ecuación diferencia de flujo gradualmente variado. Métodos numéricos para el cálculo de flujo gradualmente variado ítulo: ema 7 Descripción/ Contención de petróleo usando barreras flotantes. Conceptos introductorios. Contenidos: Análisis teórico Cálculo de la altura de una barrera. Variación del espesor de la capa de petróleo Cálculo del volumen total de petróleo. Modelación física del fenómeno. ítulo: ema 8: Descripción/ Fundamentos de Hidráulica Fluvial. Concepto de corriente aluvial. Introducción Contenidos: a los modos de transporte. Definición de las variables dimensionales y adimensionales que caracterizan el escurrimiento a dos fases. Propiedades de los sedimentos. Diseño de desarenadores, aspectos hidráulicos y sedimentológicos Página 4 de 15

5 ítulo: ema 9 Descripción/ ransporte de sedimentos: Iniciación de movimiento. Conceptos generales. Contenidos: Análisis de las fuerzas intervinientes. Diagrama de Shields. Criterio de velocidad crítica. Diseño de canales estables. Método de la velocidad permisible. Método de la fuerza tractiva. Diferentes modos de transporte: carga de fondo y carga en suspensión. Determinación de la tensión de corte responsable del transporte de fondo y del transporte total. Evaluación del transporte de sedimentos ítulo: ema 10 Descripción/ Bombas. Conceptos generales. Distintos tipos. Altura de aspiración. Alturas Contenidos: manométricas Altura de elevación. Bombas centrífugas: Descripción, Rendimientos y potencia. Curvas características y de rendimiento. Cavitación. Altura de carga para la aspiración. Bombas rotativas. Cálculo de una instalación de bombeo BIBLIOGRAFÍA BÁSICA ítulo: Hidráulica de Canales Autores: Aguirre Pe, Julian ISBN: Editorial: Universidad de Los Andes ítulo: Hidráulica de canales abiertos Autores: Chow V.. ISBN: Editorial: Mc Graw Hill ítulo: Hidráulica y Maquinas Hidráulicas Autores: Facorro Ruiz, L.A ISBN: Editorial: Ediciones Melior ítulo: Hydraulics in Civil and Enviromental Engineering Autores: Chadwick, A. y Morfett, J ISBN: Editorial: E & Fn Spon Ed Página 5 de 15

6 ítulo: Mechanics of Sediment ransport Autores: Yalin, M.S ISBN: Editorial: Pergamon Press ítulo: Open Channell Flow Autores: Henderson, F. M. ISBN: Editorial: Macmillan Series in Civil Engineering, Londres ítulo: Sedimentation Engineering Autores: V. Vanoni, Ed. ISBN: Editorial: American Society of Civil Engineering BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENARIA ítulo: Diseño de Pequeñas Presas Autores: United States Department of the Interior, Bureau of Reclamation ISBN: Editorial: Companía Editorias Continental, S. A ítulo: Hidrodinámica ambiental Autores: Garcia, Marcelo ISBN: Editorial: Centro de Publicaciones de la UNL ítulo: Ingeniería de ríos Autores: Martín Vide, Juan P. ISBN: Editorial: UPC Página 6 de 15

7 ítulo: Measurement of liquid flow in open channel Autores: ISO ISBN: Editorial: International Organization for Standarization, Ginebra CRONOGRAMA DE ACIVIDADES Actividad: 14/08 - ema 1: Generalidades. Conceptos introductorios. ema 2: Flujos en canales abiertos. ipos de escurrimientos Semana: 1 Actividad: 16/08 - ema 2: Calculo de los elementos geométricos de un canal. Cálculo de los coeficientes de distribución de velocidades y de cantidad de movimiento Semana: 1 EP Docentes a Graciela Beatriz Scacchi Actividad: 21/08 - ema 3: Nociones de hidrometría Medición de niveles y caudales. Limnímetros. Caudales en tuberías y pequeños canales. Semana: 2 Docentes a Horacio Pedro Suppo Observaciones: En la misma clase se imparte teoría () y se llevan a cabo resolución de problemas en el aula (EP) Actividad: 23/08 - ema 3: Dispositivos de medición de caudales en ríos y grandes canales. Semana: 2 PL Docentes a Horacio Pedro Suppo rabajo experimental en el Laboratorio de Hidraúlica Página 7 de 15

8 Actividad: 28/08 - ema 4: Principio de energía y cantidad de movimiento La ecuación de cantidad de movimiento. Flujo crítico Semana: 3 Actividad: 30/08 - ema 4: Aplicaciones de los principios de energía y cantidad de movimiento. Flujo crítico. Resalto hidráulico Semana: 3 EP Docentes a Graciela Beatriz Scacchi Actividad: 4/09 - ema 4: Escalón de fondo. Resalto hidráulico. Perfil de cresta ancha Semana: 4 PL Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares, Graciela Beatriz Scacchi Desarrollo experimental en el Laboratorio de Hidráulica Actividad: 6/09 - ema 5: Flujo uniforme. Características del flujo uniforme Semana: 4 Actividad: 11/09 - ema 5: Cálculo del flujo uniforme. Prof. y velocidad. Normal Semana: 5 Actividad: 13/09 - ema 5: Cálculo de caudal, tirante normal y dimensiones de un canal Semana: 5 EP Docentes a Marcela Leticia Reynares Página 8 de 15

9 Actividad: 18/09 - ema 6: Flujo gradualmente variado. Ecuación general. Análisis cualitativo de curvas de remanso Semana: 6 Actividad: 20/09 - ema 6: Flujo gradualmente variado. Métodos de resolución Semana: 6 Docentes a Graciela Beatriz Scacchi Actividad: 25/09 - ema 6: Calculo del flujo gradualmente variado Semana: 7 PI Docentes a María Luisa Possi, Graciela Beatriz Scacchi Observaciones: La clase involucra tanto resolución de prácticos de gabinete (EP), como trabajo de laboratorio (L) Actividad: 27/09 - ema 7: Diseño de barreras flotantes para la contención de petróleo Semana: 7 O Docentes a María Luisa Possi, Graciela Beatriz Scacchi Observaciones: En esta clase se imparte la teoría () y también se realiza un práctico de laboratorio (PL) Actividad: 2/10 - ema 8: Fundamentos de Hidráulica Fluvial. Conceptos de corriente aluvial Semana: 8 Actividad: 4/10 - ema 8: Fundamentos de Hidráulica Fluvial Semana: 8 Página 9 de 15

10 Actividad: 09/10 - Revisión general consulta Semana: 9 C Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares, Graciela Beatriz Scacchi, Horacio Pedro Suppo Observaciones: Clase de consulta que incluye teoría y práctica. Actividad: 11/10 - Examen Parcial emas 1 a 6 Semana: 9 E Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares, Graciela Beatriz Scacchi, Horacio Pedro Suppo Observaciones: Examen parcial teórico - práctico Actividad: 16/10 - ema 8: Fundamentos de Hidráulica Fluvial. Variables adimensionales del escurrimiento a dos fases. Propiedades de los sedimentos Semana: 10 EP Docentes a Graciela Beatriz Scacchi Observaciones: Esta clase involucra desarrollo de eoría () y Resolución de problemas en el aula (EP) Actividad: 18/10 - ema 9: ransporte de sedimentos Iniciación del movimiento. Diseño de canales estables Semana: 10 Docentes a Graciela Beatriz Scacchi Actividad: 23/10 - ema 9: ransporte de sedimentos: Cálculo de un canal no erosionable Semana: 11 EP Docentes a María Luisa Possi, Graciela Beatriz Scacchi Página 10 de 15

11 Actividad: 25/10 - ema 9: ransporte de sedimentos: Carga de fondo y carga en suspensión Semana: 11 Actividad: 30/10 - ema 9: Evaluación del transporte de sedimentos Semana: 12 EP Docentes a Marcela Leticia Reynares, Mario Isaac Schreider Actividad: 01/11 - ema 9: Evaluación de ransporte de sedimentos Semana: 12 PI Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares Observaciones: Se desarrollan conjuntamente la práctica de gabinete y la práctica de laboratorio en el Laboratorio de Hidráulica de la FICH Actividad: 6/11 - ema 9: Evaluación de ransporte de sedimentos. Experiencia de laboratorio Semana: 13 PL Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares Actividad: 08/11 - Bombas - Distintos tipos Semana: 13 Docentes a Marcela Leticia Reynares Actividad: 13/11ema 10: Bombas. Distintos tipos Semana: 14 EP Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares Página 11 de 15

12 Actividad: 20/11 - Revisión General - Desarrollo de trabajo de laboratorio. Semana: 14 O Docentes a María Luisa Possi, Marcela Leticia Reynares, Graciela Beatriz Scacchi, Mario Isaac Schreider, Horacio Pedro Suppo Observaciones: Se realizará la clase de consulta y el práctico de laboratorio del ema 9. Actividad: 22/11 - Examen parcial - emas 7 a 10 Semana: 15 E Docentes a Marcela Leticia Reynares, Graciela Beatriz Scacchi, Mario Isaac Schreider Observaciones: Examen teórico práctico REQUERIMIENOS DE LA ASIGNAURA Detallar cuanto sea necesario para que los alumnos no tengan dudas sobre cada uno de estos requerimientos: Para Regularizar: Asistencia al 75% los prácticos de laboratorio. Presentación de la totalidad de los informes sobre los prácticos de laboratorio a los que asistió. Presentación de, al menos, el 80% de los prácticos de gabinete. Dar cumplimiento a dos parciales de carácter práctico y obtener como mínimo cinco (5) puntos en promedio. Las prácticas de gabinete y laboratorio conformarán la nota áulica. La nota áulica (ponderada por 0.4) más el promedio de los parciales (ponderado por 0.6) debe ser mayor a seis (6) puntos. Para Promocionar: Asistencia obligatoria a todos los prácticos de laboratorio. Presentación de la totalidad de los informes sobre los prácticos de laboratorio. Presentación de la totalidad de los prácticos de gabinete. Dar cumplimiento a los dos parciales teóricos prácticos previstos. Obtener como mínimo siete (7) puntos como promedio de los parciales, en ningún caso la nota deberá ser menor a cinco (5) puntos. Las prácticas de gabinete y laboratorio conformarán la nota áulica. Página 12 de 15

13 Para acceder al coloquio final integrador la nota áulica (ponderada por 0.4) más el promedio de los parciales (ponderado por 0.6) debe ser mayor a siete (7) puntos. Esta nota es la correspondiente a la etapa I Obtener un mínimo de siete (7) puntos en el Coloquio Final Integrador. Etapa II EXAMEN FINAL La nota final de la asignatura será la nota de la etapa I ponderada por 0,6 mas la nota de la etapa II ponderada por 0,4 Para Alumnos Regulares: El examen final para alumnos regulares consta de dos partes: Evaluación práctica. Se requiere que el alumno resuelva dos problemas sobre situaciones simplificadas y acotadas, pero enmarcados en un contexto real. Deberá demostrar conocimientos suficientes para plantear la solucion del problema utilizando las herramientas de cálculo que se impartieron en el dictado de la asignatura. Superada la instancia práctica, se lleva a cabo un coloquio con el alumno donde se profundiza en sus conocimientos teóricos pero sobre la base de discutir la metodología aplicada para la resolución de los problemas planteados. Los problemas resultan detonantes de preguntas de tipo conceptual que permiten constatar el grado de asimilación que el alumno ha tenido a los conocimientos impartidos y con que capacidades cuenta para hacer un buen manejo de ellos a la hora de resolver situaciones prácticas de la ingeniería. Para Alumnos Libres: En los casos de alumnos libres, en primer lugar se evalúa su conocimiento en relación a los prácticos de laboratorio, solicitandole que describa los objetivos, herramientas y metodologías con que fueron diseñados. Asimismo sobre un experimento en desarrollo, se podrá solicitar al alumno que haga alguna determinación propia del práctico y la interpretación de las mediciones efectuadas. Superada la instancia de prácticos de laboratorio se le propone al alumno una situación de caracter integradora donde confluyan la mayor cantidad de aspectos desarrollados a lo largo de la asignatura. En un plazo dado (dos a tres horas) el alumno debe plantear a nivel conceptual la solución integral del problema, y resolver cuantitativamente los aspectos que le sean solicitados, debiendo utilizar para ello toda la información que se le suministre y hacer las suposiciones que resulten necesarias, brindando los fundamentos en cada caso. EVALUACIONES En la tercera etapa del exámen, se lleva a cabo una entrevista con el alumno profundizando sobre los distintos aspectos de la situación planteada, discutiendo escenarios, soluciones alternativas, fundamentos téoricos que respaldan las decisiones, etc. Esta entrevista tiene una duración aproximada de una hora. PARCIALES Fecha: ítulo: Exámen Parcial: emas 1 a 6 emas / Página 13 de 15

14 Fecha: ítulo: Examen parcial temas 7 a 10 emas / RABAJOS PRÁCICOS Fecha: ítulo: ema 2: Calculo de los elementos geométricos de un canal. Cálculo de los coeficientes de distribución de velocidades y de cantidad de movimiento emas / Fecha: ítulo: ema 3: Dispositivos de medición de caudales en ríos y grandes canales emas / Fecha: ítulo: ema 4: Aplicaciones de los principios de energía y cantidad de movimiento. Flujo crítico. Resalto hidráulico emas / Fecha: ítulo: ema 5: Cálculo de caudal, tirante normal y dimensiones de un canal emas / Fecha: ítulo: ema 6: Calculo del flujo gradualmente variado emas / Fecha: ítulo: ema 9: ransporte de sedimentos: Cálculo de un canal no erosionable emas / Fecha: ítulo: ema 9: Evaluación del transporte de sedimentos emas / Fecha: ítulo: ema 10: Bombas. Distintos tipos emas / Página 14 de 15

15 Powered by CPDF ( COLOQUIOS Fecha: ítulo: Coloquio Final Integrador (CFI) emas / Coloquio Final integrador (Oral) Instancia de integración de conocimientos en donde el alumno debe recurrir tanto a un barrido transversal de los conocimientos adquiridos durante el cursado de la asignatura, como a conceptos básicos obtenidos en cursos anteriores. Los problemas planteados son de resolución grupal y domiciliaria. Los alumnos disponen de un total de 48 hs para la resolución del problema y para la elaboración de una presentación de defensa de los planteos propuestos, la que será expuesta ante los docentes de la cátedra. ORAS EVALUACIONES Fecha: ítulo: ema 4: Escalón de fondo. Resalto hidráulico emas / Práctica de laboratorio en canal de ensayos Fecha: ítulo: ema 7: Diseño de barreras flotantes para la contención de petróleo emas / Practico de laboratorio en canal de ensayos Fecha: ítulo: ema 9: Evaluación de ransporte de sedimentos. Experiencia de Laboratorio emas / Practico de laboratorio en canal de ensayo INFORMACIÓN COMPLEMENARIA No se ha ingresado información complementaria para esta asignatura Página 15 de 15