UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL

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1 Página 1 PROGRAMAS DE INGENIERÍA APROBADO EN EL CONSEJO DE CON EL ACTA 1943 DEL 6 DE DICIEMBRE DEL 2012 NOMBRE DE LA MATERIA HIDRAULICA DE CANALES PROFESOR JULIO EDUARDO CAÑON BARRIGA OFICINA HORARIO DE CLASE Grupo 1: L14-16 WV 8-10 (Aula ) Grupo 2: WV 8-10, V (Aula ) HORARIO DE ATENCION NOTA La asistencia de los estudiantes a las actividades programadas son obligatoria en un 100% INFORMACION GENERAL Código de la materia (IEA 310) Semestre Electiva profesional Área Recurso Hídrico Horas teóricas semanales 04 (2 Teóricas) Horas teóricas semestrales 64 (32 Teóricas) No. de Créditos 05 Horas de clase por semestre 96 Campo de formación Ingeniería Aplicada Validable No Habilitable No Clasificable No Requisitos , Correquisitos Ninguno Programa a los cuales se ofrece la materia Ingeniería Sanitaria Ingeniería Civil Ingeniería Ambiental

2 Página 2 INFORMACION COMPLEMENTARIA Propósito del curso: Justificación: Objetivo General: Exponer los principios básicos del flujo libre en canales y aplicarlos en el entendimiento de fenómenos hidráulicos específicos, así como en la introducción al diseño hidráulico en canales. El conocimiento de los principios básicos que rigen el comportamiento del flujo a superficie libre es fundamental en las ramas de la ingeniería que tienen que ver con el aprovechamiento del recurso agua, p.ej., en el diseño de las estructuras y obras hidráulicas de sistemas de acueducto y alcantarillado, plantas de potabilización y tratamiento de aguas residuales, hidráulica fluvial y costera, entre otras. Estudiar los principios que rigen el movimiento del agua en sistemas a flujo libre bajo diferentes regímenes: flujo crítico, uniforme, permanente y no permanente gradual y rápidamente variado. Objetivos Específicos: Introducir los principios y conceptos básicos que rigen el flujo a superficie libre en canales. Presentar los aspectos que rigen el diseño de canales y algunas obras hidráulicas, basados en la teoría de flujo a superficie libre. Contenido resumido Introducción a los canales abiertos Leyes de continuidad y conservación de la energía y el momentum Flujo crítico Flujo uniforme Flujos permanente gradual y rápidamente variado Principios de diseño de canales Flujo no permanente rápidamente variado Flujo no permanente gradualmente variado Estructuras hidráulicas en canales Introducción al manejo de HEC-RAS Principios de hidráulica fluvial Dispersión y difusión turbulenta en flujo de canales abiertos.

3 Página 3 UNIDADES DETALLADAS Unidad No. 1 Tema(s) a desarrollar Introducción a los canales abiertos Subtemas Introducción Clasificación de los flujos en canales abiertos: Permanente/no permanente, uniforme/ variado (gradualmente/rápidamente). Secciones típicas de canales y sus propiedades geométricas Perfiles de velocidad Coeficientes de energía y momentum No. de semanas que se le Una (1) semana Unidad No. 2 Tema(s) a desarrollar Leyes de continuidad y conservación de la energía y el momentum Subtemas Teorema de trasporte de Reynolds Ecuación de continuidad Ecuación de momentum Energía específica, Fuerza específica Resalto hidráulico (horizontal, con pendiente, longitud de desarrollo) Prácticas de resalto hidráulico y energía especifica No. de semanas que se le Dos (2) semanas Unidad No. 3 Tema(s) a desarrollar Flujo crítico Subtemas Propiedades del flujo crítico Localización del flujo crítico Cálculo de la profundidad crítica (canales de sección constante y sección compuesta) Condiciones locales de flujo: o Cambio en las condiciones del perfil (umbrales, escalones)

4 Página 4 No. de semanas que se le o Sección de control, cambios de sección y condiciones de accesibilidad o Medidores de régimen critico: escalón, canaleta Venturi, canaleta Parshall o Flujo a través de compuertas Prácticas de aforo en medidores de régimen crítico Una (1) semana Unidad No. 4 Tema(s) a desarrollar Flujo uniforme Subtemas Consideraciones del Flujo Uniforme Formula general de velocidad Ecuaciones de resistencia al flujo (Chezy, Manning, Darcy-Weisbach) Determinación del n de Manning para secciones simples y compuestas. Cálculo de profundidad normal Práctica de rugosidad en un canal No. de semanas que se le Dos (2) semanas Unidad No. 5 Tema(s) a desarrollar Flujos permanente gradual y rapidamente variado Subtemas Condiciones del flujo gradualmente variado Clasificación de perfiles de flujo Métodos para el cálculo de las longitudes de desarrollo de perfiles gradualmente variados (paso directo, paso estándar, Runge-Kutta) Introducción al flujo rápidamente variado (vertederos, disipadores de energía) No. de semanas que se le Dos (2) semanas Unidad No. 6 Tema(s) a desarrollar Diseño de canales y sistemas de distribución de flujo Subtemas Método máxima velocidad: con recubrimiento, sin

5 Página 5 No. de semanas que se le recubrimiento Método de la sección hidráulica más eficiente: con recubrimiento, sin recubrimiento Método del esfuerzo cortante: con recubrimiento, sin recubrimiento Método de la sección hidráulicamente estable: con recubrimiento, sin recubrimiento Método del costo óptimo Dos (2) semanas Unidad No. 7 Tema(s) a desarrollar Flujo no permanente gradual y rápidamente variado Subtemas Flujo no permanente rápidamente variado (FNPRV): celeridad de onda, transitorios positivos y negativos Flujo no permanente gradualmente variado (FNPGV): Ecuaciones de Saint Venant Métodos numéricos para la solución de FNPGV No. de semanas que se le Dos (2) semanas Unidad No. 8 Tema(s) a desarrollar Estructuras hidráulicas en canales Subtemas Bocatomas. Alcantarillas y culverts. Pasos de puentes, pilotes y restricciones a la sección de flujo en canales. No. de semanas que se le Una (1) semana dedicarán a esta Unidad No. 9 Tema(s) a desarrollar Introducción al programa hec-ras Subtemas Manejo del programa Manejo de archivos Condiciones geométricas: planta, secciones Condiciones de flujo Perfiles de flujo alrededor de estructuras (obstáculos en las corrientes): puentes, pilotes Culverts

6 Página 6 No. de semanas que se le dedicarán a esta Coberturas Trabajo: Procesamiento proyecto HEC-RAS Una (1) semana Unidad No.10 Tema(s) a desarrollar Introducción a la hidráulica fluvial Subtemas Paisajes fluviales y tipos de ríos Estabilidad de canales naturales Procesos de erosión y socavación Propiedades de los sedimentos Formas de transporte y medición de sedimentos Estimación de la carga de sedimentos Cargas contaminantes en ríos No. de semanas que se le Una (1) semana dedicarán a esta Unidad No. 11 Tema(s) a desarrollar Aspectos hidráulicos en la modelación de la calidad del agua Subtemas Difusión molecular y turbulenta de contaminantes conservativos No. de semanas que se le Una (1) semana dedicarán a esta METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso: Clase magistral con participación del estudiante en la solución de problemas y ejercicios prácticos Consulta por parte de los estudiantes de las fuentes bibliográficas recomendadas, para ampliar los temas y realizar los trabajos propuestos Complementación de la teoría por parte de los estudiantes mediante la realización de talleres, y trabajos. Integración de la teoría y la práctica en el laboratorio de hidráulica.

7 EVALUACIÓN Actividad Porcentaje Fecha (día, mes, año) Sesiones de clases Primer parcial 15 Segundo parcial 15 Informes laboratorio 15 Examen final 20 Trabajos y talleres 20 Trabajo final 15 Actividades de asistencia obligatoria Prácticas de laboratorios Página 7 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: Contenido de todo el programa Chaundry, M.H.: Open-Channel Flow. Prentice Hall, 1990 Chow, Ven T.: Hidráulica de Canales Abiertos. McGraw Hill French, R.H.: Hidráulica de Canales Abiertos. McGraw Hill Duarte, C.A.: Introducción a la Hidráulica de Canales. Universidad Nacional de Colombia Naudasher, E. Hidráulica de Canales. Editorial Limusa Nalluri & Featherstone. Civil Engineering Hydraulics. Blackwell Science Marbella Ramiro. Manual de prácticas de Laboratorio. Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Guevara M. E. Flujo libre. Universidad del Cauca Suárez J. Control de la erosión en zonas Tropicales. Universidad Industrial de Santander p. Winkley, B. Obras de Control Fluvial, Universidad de los Andes, Yalin, M. River Mechanics, Pergamon Press, Yang, C. y C. Yang. Sediment Transport: Theory and Practice, McGraw-Hill, Martín Vide, J.P. Hídráulica Fluvial. Universitat Politécnica de Cataluña, 2003 SITIOS EN LA WEB: Milán Paz, Julio. Canal Trapezoidal: diseño para costo mínimo. Revista de la

8 Página 8 Facultad de ingeniería. Universidad Nueva Granada. Disponible en: Suárez Díaz, Jaime. Portal Web: US Army Corps of Engineers. Manuales: