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Valentín Molina Montoya
hace 6 años
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1 1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA: Hidráulica General CÓDIGO: CARRERA: Ingeniería Civil NIVEL: Quinto No. CRÉDITOS: 4 CRÉDITOS TEORÍA: 4 SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: Primer Semestre CRÉDITOS PRÁCTICA: 0 PROFESOR: Nombre: Ing. Pablo Alfredo Iturralde Ponce Grado académico o título profesional: Master of Science (Environmental Engineering) Breve indicación de la línea de actividad académica: Mecánica de los fluidos, hidráulica y calidad de aguas Indicación de horario de atención a estudiantes: Ma, Ju, Vi, 7:00 a 9:00 Correo electrónico: paiturralde@puce.edu.ec Teléfono: , ext DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: 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. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Al completar el curso, los estudiantes deberán estar en capacidad de: Analizar el flujo en tuberías y diseñar, desde un punto de vista hidráulico, tanto tuberías individuales como sistemas de tuberías. Analizar el flujo en canales, tanto en condiciones de uniformidad como de no uniformidad, y diseñar las respectivas conducciones. Analizar el comportamiento de las estructuras hidráulicas especiales y dimensionarlas apropiadamente. Calcular el tiempo de vaciado de tanques, como paso previo al cálculo del tiempo de vaciado de reservorios, que deberá cubrirse en el cursi siguiente. Comprender el funcionamiento de las máquinas hidráulicas, especialmente de las turbinas, y disponer de criterios de selección del tipo de máquina.

2 5. CONTENIDOS: El programa del curso incluye cuatro capítulos, que se detallan a continuación. CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA 1.1 Fundamentos de la Hidráulica: su carácter empírico. 1.2 Aplicaciones de la Hidráulica. CAPITULO 2: FLUJO DE LÍQUIDOS EN TUBERÍAS 2.1 Generalidades y alcance del estudio. 2.2 Flujo laminar y turbulento Esfuerzo cortante Número de Reynolds Radio hidráulico Velocidad crítica. 2.3 Distribución del esfuerzo cortante en una tubería. 2.4 Distribución de velocidades en una tubería Caso de flujo laminar Caso de flujo turbulento. 2.5 Pérdidas de carga Flujo laminar: fórmula de Hagen-Poiseuille 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 menores. 2.9 Gradiente hidráulico y gradiente de energía Otras fórmulas utilizadas para tuberías Fórmula de Chézy Fórmula de Manning Fórmula de Kutter-Ganguillet Fórmulas exponenciales: fórmula de Hazen-Williams Sistemas de tuberías Tuberías equivalentes Sistemas de tuberías en serie Sistemas de tuberías en paralelo Redes de tuberías: método de Hardy Cross Problemas sobre sistemas con varios reservorios. CAPITULO 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 Fórmula de Kutter-Ganguillet Fórmula de Bazin Fórmula de Powell Fórmula de Manning. 3.5 Distribución de velocidades en un canal Flujo laminar Flujo turbulento.

3 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 Profundidad crítica: caudal máximo para energía específica constante; energía específica mínima para caudal constante Número de Froude Flujos crítico, subcrítico y supercrítico Salto hidráulico o resalto: ecuación del resalto; condición para que exista resalto Flujo gradualmente variado Ecuación de resistencia del flujo gradualmente variado Perfiles superficiales y su clasificación Longitud del perfil Cambio de régimen de flujo. CAPITULO 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 Torsión, potencia Ecuación de Bernoulli para un rodete de turbina; aplicaciones Carga desarrollada por un rodete de bomba Parámetros típicos de una máquina: factor de velocidad, velocidad unitaria, caudal unitario, velocidad específica Ejemplos de aplicación. 6. 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%. 7. BIBLIOGRAFÍA:

4 Ranald V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica, Serie de compendios Schaum, McGraw-Hill de México, Naucalpan de Juárez, Mex, México, Robert L. Daugherty, Joseph B. Franzini, E. John Finnemore, Mecánica de Fluidos con aplicaciones a la Ingeniería, Mc-Graw Hill, España, Bernard Stanford Massey, Mecánica de fluidos, C.E.C.S.A, México D.F., México, Gilberto Sotelo Ávila, Hidráulica General, LIMUSA, México D.F., México, J.M. de Azevedo Netto, Guillermo Acosta Álvarez, Manual de Hidráulica, HARLA, México D.F., México, Richard H. French Hidráulica de Canales Abiertos, McGraw-Hill de México, Naucalpan de Juárez, Mex, México, Hasta aquí se han incluido algunas obras que pueden resultar útiles para consulta. No obstante, se podrá recurrir a cualquier otra obra de Mecánica de fluidos o de Hidráulica. De hecho, se recomienda que los estudiantes adquieran el libro de la colección Schaum, en razón de su precio más accesible.

5 Hidráulica General Primer semestre Programación de clases Lunes Introducción; generalidades; conceptos básicos, esfuerzo cortante, velocidad Miérc. Pérdidas de carga en tuberías: fórmulas de Hagen-Poiseuille y de Darcy-Weisbach Lunes Problemas de aplicación Miérc. Pérdidas localizadas Lunes Gradiente hidráulico y de energía; otras fórmulas para tuberías Miérc. Prueba n.º Lunes Sistemas de tuberías: tuberías equivalentes; sistemas en serie Miérc. Sistemas en paralelo Lunes Redes de tuberías Miérc. Problemas con varios reservorios Lunes Prueba n.º 2 (Primera nota) Miérc. Flujo en canales: definición; diversas fórmulas; distribución de velocidades Lunes Sección hidráulica de máxima eficiencia; velocidad permisible; ejemplos de diseño Miérc. Flujo en canales circulares parcialmente llenos: aplicaciones Lunes Energía específica: profundidad crítica Miérc. Aplicaciones de la energía específica; resalto Lunes Prueba n.º Miérc. Flujo gradualmente variado: ecuación de resistencia Lunes Clasificación de los perfiles superficiales de flujo: aplicaciones Miérc. Cambio de régimen de flujo Lunes Prueba n.º 4 (Segunda nota) Miérc. Estructuras especiales: canaletas Parshall; orificios Lunes Aplicaciones de los orificios: tiempo de vaciado de tanques; compuertas; vertederos Lunes Presas de derivación; aplicaciones Miérc. Prueba n.º Lunes Maquinaria hidráulica: torsión, potencia, carga; aplicaciones Miérc. Maquinaria hidráulica: parámetros de relación: aplicaciones Miérc. 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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