PROGRAMA ANALITICO HIDRAULICA I (CIV 229)

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1 PROGRAMA ANALITICO HIDRAULICA I (CIV 229) 1. IDENTIFICACION Asignatura HIDRAULICA I Código de asignatura(sigla) CIV 229 Semestre 5 Prerrequisitos CIV-371 Horas semanal (HS) HT 4 HP 2 LAB THS 6 Créditos (CR) 5 Período académico II/2011 Docente 2. JUSTIFICACION La carrera cuenta con 5 áreas de orientación del ejercicio profesional, Ingeniero Civil; Hidráulico, en Vías y Transportes, en Sanitarias, en Construcción y en Estructuras. En la orientación de Hidráulica, el ingeniero civil recibe la formación que lo capacita para el diseño, ejecución y supervisión de obras hidráulicas tales como sistemas de agua para uso domestico e industrial, sistemas de riego, sistemas de drenaje, manejo adecuado de cuencas hidrográficas, instalación de redes hidráulicas en edificaciones y sistemas de generación de energía. Consiguientemente, esta asignatura es la introducción a esta orientación, pero que también es fundamental en este nivel para el resto de las orientaciones de formación del Ingeniero Civil. El contenido de esta asignatura contiene principalmente el Estudio profundo de la Hidrostática, y la Hidrodinámica, a fin de introducir al estudiante en la temática de la Mecánica de Fluidos mediante el estudio de los Principios de Arquímedes y Pascal y de las Ecuaciones de Euler y de Bernoulli, para que enfoque la importancia y la aplicabilidad de estos temas en todas las áreas de la ingeniería civil. Se complementa la asignatura con el estudio introductorio de conducción en condiciones de pérdidas de carga, conducción en tuberías a sección llena y a media sección y se concluye con el estudio de modelos hidráulicos aplicados a las obras hidráulicas de alta complejidad en servicios hidráulicos, lo cual se comprueba con ensayos de Laboratorio de Hidráulica, permitiendo corresponder adecuadamente al perfil del ingeniero civil. 3. OBJETIVOS GENERALES Describir las principales propiedades y leyes hidrostáticas e hidrodinámicas de los fluidos. Interpretar correctamente los conceptos y definiciones de la teoría hidrostática e hidrodinámica Aplicar las propiedades y leyes de la hidrostática e hidrodinámica a la solución de problemas de comportamiento de los fluidos. Aplicar las ecuaciones de los movimientos de fluidos y de la cantidad de movimiento.

2 Aplicar las leyes de la continuidad y de la conservación de masas a problemas relacionados con fluidos en movimiento en distintos tipos de flujos. Contrastar conceptos referencias con los modelos hidráulicos. Clasificar las diferentes leyes que gobiernan el movimiento de los fluidos. Realizar prácticas sobre el ámbito de aplicación de las diferentes leyes Investigar la elaboración de modelos en obras hidráulicas. Incentivar en el estudiante el sentido de investigación. 4. TEMATICO UNIDAD I: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS - DEFINICIONES TIEMPO: 6 Horas Comprensión de los conceptos básicos de la mecánica de fluidos. Identificación de los diversos tipos de problemas de mecánica de fluidos. Conocimiento aplicado de las propiedades básicas de los fluidos así como de la influencia de la viscosidad en la fricción en el flujo en fluidos 1. Definiciones generales 1.1 Concepto de Hidráulica. Subdivisiones 1.2 La hidráulica y la mecánica de fluidos 1.3 Definición de un fluido 1.4 Unidades de fuerza y masa 2. Propiedades Conceptos 2.1 Densidad Específica 2.2 Peso Específico 2.3 Densidad relativa 2.4 Viscosidad de un fluido 2.5 Tensión superficial 2.6 Capilaridad 2.7 Modulo de elasticidad volumétrico UNIDAD II: ESTATICA DE LOS FLUIDOS TIEMPO: 18 Horas Dotar de capacidades para determinar la distribución de presiones en un fluido en reposo. Cálculo de fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas y curvas sumergidas Determinación de la distribución de presiones en fluidos estático y de solido rígido.

3 1. Presión en un punto UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO 1.1 Ley de Pascal 1.2 Ley de Stevin 2. Variaciones de presión en un fluido en reposo 2.1 Ecuación fundamental de la Hidrostática 3. Unidades y escalas de medida de la presión 3.1 Presión absoluta y Manométrica 3.2 Barómetros 3.3 Piezómetros y manómetros 4. Fuerzas de líquidos sobre aéreas planas 5. Fuerzas de líquidos sobre superficies curvas 6. Aplicación: Cálculo en pequeños muros de contención y diques UNIDAD III: EMPUJE Y FLOTACION TIEMPO: 12 Horas Determinar la distribución de presiones en movimientos de fluidos y solido rígido. Entender el papel de la derivada material para conectar las descripciones euleriana y lagrangiana. Identificar las técnicas de visualización de flujos, comprender la utilidad del teorema del transporte de Reynolds y conocer las técnicas integrales, diferenciales, experimentales y computacionales utilizadas en el análisis de flujos fluidos. Aplicar correctamente los conceptos de compresibilidad y estacionariedad en la determinación de flujos fluidos 1. Empuje 1.1 Principio de Arquímedes 2. Flotación 2.1 Estabilidad de flotación y cuerpos sumergidos. Carena 2.2 Equilibrio estable 2.3 Posición de metacentro UNIDAD IV: FUNDAMENTOS DEL MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS TIEMPO: 18 Horas Identificar y valorar correctamente las diferentes formas de energía mecánica así como las eficiencias de sus transformaciones.

4 Aplicar correctamente la ecuación de Bernoulli en la resolución de problemas hidráulicos básicos. Aplicación en medidores de caudal y velocidad. Identificar las fuerzas y momentos que actúan sobre un volumen de control. Determinar las fuerzas resultantes debidas a la acción de corrientes fluidas. Valoración de los momentos generados por el flujo así como los momentos de torsión transmitidos 1. Conceptos y definiciones 1.1 Conceptos de sistema y de volumen de control 1.2 Reversibilidad, irreversibilidad y perdidas 1.3 Tipos de flujos 2. Movimiento de masas liquidas 2.1 Movimiento horizontal 2.2 Movimiento vertical 2.3 Rotación de masas fluidas. Recipientes abiertos 2.4 Rotación de masas fluidas. Recipientes cerrados 3. Ecuaciones fundamentales 3.1 Ecuación de continuidad 3.2 Ecuación de Euler 3.3 Ecuación de Bernoulli 3.4 Ecuación de la energía 3.5 Aplicaciones de las ecuaciones UNIDAD V: ANALISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA HIDRAULICA TIEMPO: 9 Horas Interpretar y aplicar las herramientas matemáticas para generar modelos hidráulicos Aplicar el Teorema de Buckingham para modelos hidráulicos Realizar prácticas teóricas de modelos hidráulicos 1. Homogeneidad dimensional y relaciones adimensionales 2. Dimensiones y unidades 3. Modelos hidráulicos 3. Semejanza. Estudio sobre modelos 4. Relación entre las fuerzas de inercia

5 UNIDAD VI: FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS ABIERTOS TIEMPO: 9 Horas Capacidad de resolver problemas hidráulicos estacionarios básicos relacionados con conductos Dimensionado de instalaciones de distribución de fluidos a través de conductos abiertos y cerrados Capacidad para resolver problemas en canales abiertos estacionarios 1. Generalidades del flujo en tubos y conductos 2. Experimento de Reynolds: Movimiento laminar y turbulento 3. Concepto generalizado del Numero de Reynolds. Número de Froude 4. Régimen de flujo en los casos corrientes 5. Perdidas de carga: Concepto y naturaleza 6. Clasificación de las perdidas de carga 7. Naturaleza de las paredes de los tubos. Efectos del envejecimiento 5. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Clases en el aula: Exposiciones del profesor con apoyo del pizarrón Exposiciones del profesor con apoyo del proyector multimedia Preguntas y respuestas del profesor a los estudiantes y viceversa con control de lectura Trabajos en grupos y trabajos individuales Proyecciones de videos. Estudio de casos. Trabajos de Investigación Exposiciones de Trabajos de investigación grupales con apoyo multimedia Presentación de Trabajos Prácticos Visitas al Laboratorio de Hidráulica: Visita en conjunto para conocer la composición y forma de funcionamiento del laboratorio. Sus principales componentes y aplicaciones prácticas.

6 6. CRONOGRAMA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO Tema Hrs Tema I 4 Tema II 18 1er. Ex. Prac Tema III 8 1er. Ex. Parc. Tema IV 20 2do. Ex. Prac 2do. Ex. Parc. Tema V 10 Tema VI Ex. Final 10 2da. Instancia Semanas/días SISTEMA DE EVALUACION Normas de evaluación Para tener derecho a examen final se requiere asistencia mínima del 80% a las clases teórico-prácticas. Para la evaluación final se consideran los siguientes indicadores con sus respectivos ponderaciones: Primera prueba parcial 25% Unidades: I, II Segunda prueba parcial 25% Unidades III Trabajos de exposición grupal 10% Trabajo asignado grupalmente por sorteo Examenes y crtl diarios 5% Control de lectura y asistencia Exámenes prácticos 10% Con presentación de prácticos Examen final 25% Todo lo avanzado. Formas e instrumentos de evaluación Se hará un seguimiento continuo a los alumnos, tomando nota de su desenvolvimiento y participación en clases con exámenes orales diarias sobre temas avanzados. La evaluación parcial consiste en una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos de un determinado grupo. Es importante destacar que en cada prueba se verifica el cumplimiento de los objetivos. La evaluación práctica consiste en pruebas prácticas en forma escrita u oral dependiendo de la cantidad de alumnos del grupo. La prueba se ajusta a los avances teóricos establecidos en función de los objetivos. Se conformarán grupos de alumnos de un máximo de 5 alumnos por grupo a los cuales se les asignará un PROYECTO DE INVESTIGACION relacionada con la

7 asignatura, el cual debe ser presentado en medio magnético e impreso y expuesto y defendido en aula. La evaluación final consiste en la verificación del logro de los objetivos mediante una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos de un determinado grupo. 8. BIBLIOGRAFIA 1. Mecánica de los Fluidos Autor(es): Victor L. Streeter 2. Mecánica de los fluidos e Hidráulica Autor(es): Colec Serie McGraw-Hill (Shaum) 3. Manual de Hidráulica Autor(es): J.M. de Azevedo Netto-Guillermo Acosta Alvarez 4. Hidráulica de los Canales Abiertos Autor(es): V. T. Show ANEXO: TRABAJOS COMPLEMENTARIOS PARA TODO EL SEMESTRE: TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN GRUPALES: 1. SISTEMAS DE UNIDADES. UNIDADES APLICABLES A LA HIDRAULICA 2. PRESION. EQUIPOS DE MEDICION EN LABORATORIO 3. LEY DE PASCAL. LEY DE ARQUIMEDES. ORIGENES Y APLICACIONES. 4. ECUACION DE BERNOULLI Y SUS APLICACIONES EN LA HIDRAULICA. TEORIA DE LA FLOTACION DE LOS CUERPOS 5. CONSTANTES Y FORMULAS CARACTERISTICAS DE HIDRAULICA 6. LABORATORIO DE HIDRAULICA DE ING. CIVIL. 7. FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA. RESUMEN EJECUTIVO DEL PROYECTO ROSITAS. 8. PLANTAS DE BOMBEO. SIST. DE ALCANTIRILLADO EN STA CRUZ DE LA SIERRA. PRESIONES DOMICILIARIAS DE TRABAJO. 9. SISTEMAS DE AGUA POTABLE EN POBLACIONES < 5000 PERSONAS 10. BANCOS DE PRUEBA PARA BOMBAS HIDRAULICAS 11. CONDUCTOS CERRADOS. SISTEMAS EN PARALELO Y EN SERIE. 12. MODELOS HIDRAULICOS. PARAMETROS ADIMENS. TEOREMA DE PI. 13. SISTEMAS DE AGUA POTABLE EN EDIFICIOS. FORMAS DE DISTRIBUCION. 14. PRINCIPALES TIPOS DE OBRAS HIDRAULICAS. USOS Y

8 APLICACIONES. 15. HOSPITALES. SISTEMAS DE REPOTABILIZACION DE AGUA. SISTEMAS DE DESINFECCION. TRABAJOS PRACTICOS INDIVIDUALES 1. PRESENTACION DE UNA MONOGRAFIA: INVESTIGACION SOBRE EL DRENAJE PLUVIAL DE LA CIUDAD DE SANTA CRUZ DE LA SIERRA (MINIMO 500 PALABRAS) DESDE LA CREACION DEL COMITÉ DE OBRAS PÚBLICAS. 2. PRESENTACION DE PRACTICOS DE LA ASIGNATURA.