RESUMEN DEL PROGRAMA (parte de Hidráulica)

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1 Código de la asignatura: 68202, Nombre de la asignatura: Hidráulica y máquinas agrícolas Créditos: 6 (3 Hidráulica) Año académico: Titulación: Ingeniero Técnico Agrícola (Hortofruticultura y Jardinería; Explotaciones Agropecuarias) Profesores (parte de Hidráulica): César Pérez Martín Departamento: Proyectos e Ingeniería Rural RESUMEN DEL PROGRAMA (parte de Hidráulica) Teoría y problemas (hr) Práctica (hr) UNIDAD TEMÁTICA I: ASPECTOS INTRODUCTORIOS Tema 1. La ingeniería hidráulica en el medio rural 1 - Tema 2. Definición y propiedades de los fluidos 1 - Total Unidad Temática I (2) 2 - UNIDAD TEMÁTICA II: HIDROSTÁTICA Tema 3. Hidrostática 2 - Total Unidad Temática II (2) 2 - UNIDAD TEMÁTICA III: ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRODINÁMICA Tema 4. Aspectos fundamentales del flujo de líquidos 1 - Tema 5. Ecuaciones fundamentales del flujo de líquidos 4 4 Total Unidad Temática III (9) 5 4 UNIDAD TEMÁTICA IV: DINÁMICA DE LOS FLUJOS REALES, APLICACIONES: CORRIENTES EN CARGA, BOMBAS E IMPULSIONES, CORRIENTES LIBRES Tema 6. Corrientes en carga 4,5 2 Tema 7. Bombas e impulsiones 3 2 Tema 8. Corrientes libres 3,5 2 Total Unidad Temática IV (17) 11 6 TOTAL HIDRÁULICA 20 10

2 DESGLOSE DEL TEMARIO TEÓRICO UNIDAD TEMÁTICA I. ASPECTOS INTRODUCTORIOS. Tema 1. La ingeniería hidráulica en el medio rural. Bibliografía complementaria de interés. Lopardo, R., La formación del ingeniero hidráulico para el siglo XXI. Ingeniería del Agua 2(4): Losada, A., El riego. Fundamentos hidráulicos. Mundi-Prensa. Madrid. Ministerio de Medio Ambiente, Libro blanco del agua en España. Ministerio de Medio Ambiente. Madrid. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, Confederación Hidrográfica del Ebro, Propuesta del Plan Hidrológico de la Cuenca del Ebro. Memoria y Normativa. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, Confederación Hidrográfica del Ebro. Zaragoza. 1. Introducción. 2. Ingeniería, ingeniería hidráulica. 3. Ingeniería hidráulica en el medio rural. 4. Hidrología e hidráulica. -2-

3 Tema 2. Definición y propiedades de los líquidos. Giles, R. V., J. B. Evett y Ch. Liu, Mecánica de los fluidos e hidráulica. MacGraw-Hill Interamericana de España. Madrid. Losada, A., El riego. Fundamentos hidráulicos. Mundi-Prensa. Madrid. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. Shames, I. H., Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill Interamericana. Santafé de Bogotá. 1. Introducción y objetivos. 2. Magnitudes, dimensiones, medidas, unidades, factor de conversión. 3. Análisis dimensional. Números adimensionales en hidráulica. 4. Fluido, líquido, gas. 5. Densidad y peso específico. 6. Presión. Fuerzas de cuerpo y de enlace. Presión absoluta y relativa. Compresibilidad. 7. Viscosidad. 8. Energía (tensión) superficial. Capilaridad y adsorción. 9. Presión de vapor y solubilidad. Cavitación. -3-

4 UNIDAD TEMÁTICA II. HIDROSTÁTICA. Tema 3. Hidrostática. Barragán, J., Mecánica de Fluidos. Ejercicios Didácticos. Servicio de Publicaciones de la E. T. S. de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Barcelona, Barcelona. Giles, R. V., J. B. Evett y Ch. Liu, Mecánica de los fluidos e hidráulica. MacGraw-Hill Interamericana de España. Madrid. Losada, A., El riego. Fundamentos hidráulicos. Mundi-Prensa. Madrid. Shames, I. H., Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill Interamericana. Santafé de Bogotá. 1. Introducción y objetivos. 2. Ecuación fundamental de la hidrostática. 3. Empujes sobre superficies sumergidas planas. 4. Principio de Arquímedes 5. Teorema de Pascal 6. Aparatos para la medida de presión basados en la hidrostática. -4-

5 UNIDAD TEMÁTICA III: ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRODINÁMICA. Tema 4. Aspectos fundamentales del flujo de líquidos. Casalí, J. y J. J. López, Prácticas para una introducción a la Hidraúlica. Universidad Pública de Navarra. Dirección de Publicaciones. Pamplona. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. 1. Introducción y objetivos. 2. Líquidos en reposo y en movimiento. Flujo, caudal, velocidad media. 3. Clasificación de flujos Flujo en carga y en lámina libre Flujo real e ideal, compresible e incompresible, viscoso y no viscoso Flujos permanentes y no permanentes Flujos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales. Distribución de velocidades 3.5. Flujo uniforme y no uniforme Flujo laminar y turbulento. Experiencia y número de Reynolds Capa límite. Flujo desarrollado y no desarrollado Flujo interno y flujo externo. 4. Elementos geométricos de una sección de corriente. -5-

6 Tema 5. Ecuaciones fundamentales del flujo de líquidos. Barragán, J., Mecánica de Fluidos. Ejercicios Didácticos. Servicio de Publicaciones de la E. T. S. de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Barcelona, Barcelona. Casalí, J. y J. J. López, Prácticas para una introducción a la Hidraúlica. Universidad Pública de Navarra. Dirección de Publicaciones. Pamplona. Giles, R. V., J. B. Evett y Ch. Liu, Mecánica de los fluidos e hidráulica. MacGraw-Hill Interamericana de España. Madrid. Shames, I. H., Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill Interamericana, Santafé de Bogotá, 831 pp. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. 1. Introducción y objetivos. 2. Principios y leyes que rigen la Hidráulica. Aproximación a la metodología de análisis del flujo de líquidos. 3. Ecuación de continuidad. 4. Ecuación de la energía Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones, flujo a través de orificios Energía en una sección de flujo Ecuación de la energía. Línea de energía y línea de alturas piezométricas Potencia del flujo Trabajo externo. Potencia del flujo. 5. Ecuación de cantidad de movimiento. -6-

7 UNIDAD TEMÁTICA IV: HIDRÁULICA APLICADA: CORRIENTES EN CARGA, BOMBAS E IMPULSIONES, CORRIENTES LIBRES. Tema 6. Corrientes en carga. Barragán, J., Mecánica de Fluidos. Ejercicios Didácticos. Servicio de Publicaciones de la E. T. S. de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Barcelona, Barcelona. Casalí, J. y J. J. López, Prácticas para una introducción a la Hidraúlica. Universidad Pública de Navarra. Dirección de Publicaciones. Pamplona. Cátedra de Mecánica de Fluidos, VI Curso de Ingeniería Hidráulica Aplicada a los Sistemas de Distribución de Agua. Unidad Docente de Mecánica de Fluidos, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, Universidad Politécnica de Valencia. Giles, R. V., J. B. Evett y Ch. Liu, Mecánica de los fluidos e hidráulica. MacGraw-Hill Interamericana de España. Madrid. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. 1. Introducción y objetivos. Conceptos previos. 2. Determinación de pérdidas de carga en tuberías Pérdidas de carga lineales Ecuación de Hagen-Poiseuille Ecuación de Darcy-Weisbach El factor f de rozamiento Factor de fricción con flujo laminar Subregímenes en el flujo turbulento Diagrama de Moody Ecuaciones empíricas de pérdidas de carga Pérdidas de carga en tuberías que distribuyen el caudal a lo largo de su recorrido. Factor F de Christiansen Pérdidas de carga localizadas 3. Cálculo de tuberías sencillas. Curva característica de una tubería. 4. Sistemas complejos de tuberías Introducción. Tipos de sistemas complejos Tuberías en serie Tuberías en paralelo Introducción a las redes ramificadas. Punto de funcionamiento. -7-

8 Tema 7. Bombas e impulsiones Barragán, J Mecánica de Fluidos. Ejercicios Didácticos. Servicio de Publicaciones de la E. T. S. de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Barcelona, Barcelona. Casalí, J. y J. J. López, Prácticas para una introducción a la Hidraúlica. Universidad Pública de Navarra. Dirección de Publicaciones. Pamplona. Cátedra de Mecánica de Fluidos, VI Curso de Ingeniería Hidráulica Aplicada a los Sistemas de Distribución de Agua. Unidad Docente de Mecánica de Fluidos, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, Universidad Politécnica de Valencia. Giles, R. V., J. B. Evett y Ch. Liu, Mecánica de los fluidos e hidráulica. MacGraw-Hill Interamericana de España. Madrid. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. 1. Introducción y objetivos. 2. Turbomáquinas: clasificación. Bombas centrífugas: principios del funcionamiento, partes de que consta. Altura manométrica. 3. Curvas características de una bomba centrífuga Curva altura manométrica-caudal Curva rendimiento-caudal Curva potencia en el eje-caudal. 4. Cavitación de bombas, altura máxima de aspiración. NPSH disponible, NPSH necesario. 5. Asociación de bombas en serie y en paralelo Asociación de bombas en serie. Curva característica equivalente de un sistema de bombas en serie Asociación de bombas en paralelo. Curva característica equivalente de un sistema de bombas en paralelo. 6. Estudio de sistemas sencillos de impulsiones. Punto de funcionamiento. Curva motriz y curva resistente. -8-

9 Tema 8. Corrientes libres. Chow, V. T., Hidráulica de canales abiertos. McGrawHill. Liria, J., Canales hidráulicos. Proyecto, construcción, gestión y modernización. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid. 427 pp. Shames, I. H., Mecánica de fluidos. McGrawHill Interamericana. Santafé de Bogotá. Streeter, V.L. y E.B. Wylie, Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, México. 1. Introdución y objetivos. 2. Conceptos previos. Clasificación de las corrientes libres. 3. Ecuaciones fundamentales del flujo en lámina libre para corrientes permanentes, incompresibles y unidimensionales Ecuación de continuidad Ecuación de la energía Ecuación de cantidad de movimiento Uso de la ecuación de la energía y de la ecuación de cantidad de movimiento 4. Flujo uniforme 4.1. Flujo uniforme y sus ecuaciones 4.2. Cálculo del flujo uniforme Diseño de canales con flujo uniforme. Sección hidráulicamente óptima. 5. Energía específica. Flujo crítico Energía específica y estado crítico del flujo Flujo crítico y sus propiedades. Control del flujo Condiciones para la aparición del calado crítico Cálculo del calado crítico. -9-

10 DESGLOSE DEL TEMARIO PRÁCTICO Práctica 1. Clasificación de flujos. Ecuación de la energía 1.1. Introducción y objetivos de la práctica Clasificación de flujos Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Ecuación de la energía: corrientes en carga Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Ecuación de la energía: corrientes libres Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Resumen y conclusiones. Práctica 2. Hidrometría Introducción y objetivos de la práctica Venturímetro Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Vertederos. Vertederos de pared delgada Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Vertederos de pared gruesa Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Molinete hidráulico Repaso teórico, objetivos El material Desarrollo de la experiencia Resultados y discusión Resumen y conclusiones. -10-

11 Práctica 3. Pérdida de carga en tuberías Introducción y objetivos Repaso teórico El material Panel hidráulico Accesorio del banco hidráulico para pérdidas de carga Desarrollo de la experiencia En el panel hidráulico En el accesorio para pérdidas localizadas del banco hidráulico Resultados y discusión En el panel hidráulico En el accesorio del banco hidráulico para pérdidas localizadas Resumen y conclusiones. Práctica 4. Bombas centrífugas Introducción y objetivos Repaso teórico El material Panel hidráulico Banco hidráulico para el estudio de bombas centrífugas Desarrollo de la experiencia En el panel hidráulico En el banco hidráulico para el estudio de bombas centrífugas Resultados En el panel hidráulico En el banco hidráulico para el estudio de bombas centrífugas Resumen y conclusiones. Práctica 5. Aproximación al estudio de redes ramificadas mediante método gráfico Introducción y objetivos 5.2. Repaso teórico El material Desarrollo de la experiencia Problema de ejemplo Resumen y conclusiones Práctica 6. Corrientes libres: ecuación de Manning, resalto hidráulico Introducción y objetivos Repaso teórico Definición de corriente libre Elementos geométricos de corrientes libres Flujo uniforme. Ecuación de Manning Flujo bruscamente variado: resalto hidráulico El material Desarrollo de la experiencia. -11-

12 Obtención del coeficiente n de Manning Resalto hidráulico Resultados y discusión n de Manning Resalto hidráulico Resumen y conclusiones Fdo. César Pérez Martín Profesor responsable de la asignatura Hidráulica y máquinas agrícolas -12-