UTN - FRBA. 1. Estrategias metodológicas. 2. Criterios de evaluación. Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 1 de 6. Hidráulica Gral.

Transcripción

1 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 1 de 6 1. Estrategias metodológicas El curso se desarrollará en clases semanales de cuatro horas reloj de duración y durante las cuales se expondrán los contenidos teóricos y prácticos de la materia. Se utilizarán soportes multimedia (filmaciones y proyección de diapositivas). Se seguirá la guía de estudio preparada por el titular de la cátedra, disponible en fotocopiadora. Dicha guía está separada en capítulos, correspondientes a las unidades teóricas de la materia y contiene los desarrollos teóricos y un listado de ejercicios prácticos al final de cada unidad. Los conceptos prácticos serán explicados en clase por los docentes y luego los alumnos desarrollarán delante de la clase algunos de ellos. Así, se reflexionará sobre el nivel de comprensión y adquisición continua de conocimiento. 2. Criterios de evaluación 2.1 Evaluaciones sobre comprensión lectora a libro abierto A los 7 días de finalizada la explicación de una unidad teórica se tomará una evaluación con preguntas con respuestas de opciones múltiples, orientado a contestarse correctamente luego de una lectura profunda de la unidad. Éstas serán individuales, tendrán 20 minutos de duración y se aprobarán con el 70% de las preguntas acertadas. Si no se aprueba, podrá recuperarse cuando se tome otra evaluación de este tipo (siempre y cuando se conteste dentro de los 20 minutos destinados a tal fin). Será necesario aprobar el 75% de las evaluaciones para poder dar el parcial. Caso contrario se perderá la primera fecha del parcial, que se destinará a aprobar las evaluaciones sobre comprensión de texto. 2.1 Trabajos Prácticos A los 14 días de finalizada la explicación teórica de una unidad, vencerá el trabajo práctico correspondiente. En éstos se resolverán ejercicios prácticos correcta y claramente, de forma tal que pueda ser comprendido por otro alumno. Éstos serán presentados de forma grupal, con 6 alumnos como máximo. Los ejercicios a desarrollarse en cada TP están enunciados al final de la guía, y deberán desarrollarse sólo los que irá indicando el docente. Los docentes se comprometerán con la devolución del TP corregido en el día o a lo sumo en 1 semana. Se indicará claramente los ejercicios aprobados y los que deberán corregirse, en hoja aparte. Para firmar el TP, deberán estar finalmente todos los ejercicios correctamente resueltos. Serán 3 la cantidad máxima de correcciones, si no se perderá la primera fecha de parcial Será necesario aprobar el 100% de los TP la clase anterior al parcial, para poder darlo en la primera fecha. Presentación: a) el tamaño de la hoja y carpeta de presentación será A4; b) enunciados: cada ejercicio deberá estar enunciado antes de su resolución (podrá consultarse la guía o bajar el texto de la página de la cátedra); c) los resultados de los ejercicios podrán consultarse en la página de la cátedra; d) en la presentación se espera: prolijidad, letra clara, pueden ser a lápiz o tinta, manuscritos o impresos, podrán utilizarse colores, recuadros, etc. Los gráficos tendrán claramente indicados las variables, los ejes, etc. Se comentarán las hipótesis y simplificaciones adoptadas. Se deberán utilizar unidades en todas las ecuaciones y en todo el desarrollo, con recuadros en los resultados; e) se presentará un TP por grupo, con carátula grupal (y para la firma de la materia un trabajo firmado fotocopiado por persona con carátula individual) 2.3 Examen Parcial Se tomarán 2 parciales en el año, con 2 recuperatorios cada uno. Las fechas de los mismos están indicadas en el Cronograma (al final del documento). Condiciones para dar el parcial: Se deberá tener el 75% de las evaluaciones de lectura aprobadas y el 100% de los TP firmados la clase anterior al parcial. El parcial es práctico y para aprobar se necesitará un puntaje mínimo en todos los ejercicios. Si no se supera ese puntaje mínimo, se podrá recuperar

2 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 2 de 6 parcial o totalmente en dos fechas de recuperatorio. La nota máxima de recuperatorio será de 7 (siete). 3. Clases adicionales para consulta Lunes 17 a en el Dpto. de Civil Consulta por mail: a los docentes de la práctica 4. Firma de libreta 100% de las evaluaciones de comprensión de texto 100% de los TP aprobados, presentando la carpeta individual 100% de los parciales aprobados 5. Examen Final Es teórico-práctico. 6. Premios y promociones 6.1 Desafío Se propondrán desafíos prácticos sobre las unidades que se evalúen en el parcial. El alumno que primero lo conteste correctamente, tendrá aprobada la pregunta del parcial correspondiente a esa unidad. 6.2 Promoción para el final Aquellos alumnos que hayan aprobado ambos parciales con nota igual o mayor a 8, y que den el final en el mismo ciclo lectivo que finaliza en el último llamado de febrero, sólo tendrán que responder las preguntas teóricas. 7. Bibliografía obligatoria En fotocopiadora 8. Bibliografía complementaria J. Vennard; R. Street. Elementos de Mecánica de Fluidos. México: Edición Revolucionaria. México, Ballofet, Gotelli y Meoli. Hidráulica (Tomos I y II). Ven Te Chow. Hidráulica de canales abiertos. Colombia: M. Suárez, p. I. Shames. La Mecánica de los Fluidos. V. Streeter; E. Wylie. Mecánica de Los Fluidos. 8a ed. México: Mc. Graw Hill, W. Hughes; J. Brighton. Dinámica de Fluidos. Editor McGraw-Hill, 1970 Hydrodynamics: H. Lamb.- Tietjens; Prandtl. Fundamentals of Hydro and Aeromechanics. W. H. Li; S. H. Lam. Principles of Fluid Dynamics, Addison-Wesley, p. 8. Página de la cátedra 9. Programas que deben manejarse para la cursada Correo electrónico para la comunicación, Acrobat Reader (pdf), Excel, Word, Real Placer 10. Programa Analítico UNIDAD 1. PROPIEDADES FISICAS DE LOS FLUIDOS Definición de fluido. Diferencias entre sólidos y fluidos Concepto de partícula. Hipótesis del Continum Densidad, peso Específico, densidad relativa, presión, temperatura 1.4. Ecuación de Newton. Viscosidad Compresibilidad. Módulo de compresibilidad Tensión Superficial. Ecuación fundamental. Capilaridad Tensión de vapor de un líquido. Cavitación. UNIDAD 2. EQUILIBRIO DE LOS FLUIDOS Características de la presión en un fluido en reposo relativo Ecuación fundamental de la Hidrostática Manómetros, presión absoluta, presión relativa o manométrica sumergidas: planas curvas Flotación: Empuje Estabilidad de los cuerpos sumergidos y flotantes. UNIDAD 3. MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS Punto de vsta Euleriano. Punto de vsta Lagrangiano Definición de Línea de Corriente. Flujo prmanente y no permanente. Flujo uni, bi y tridimensional Derivada Parcial, derivada total y derivada sustancial Ecuaciones del de los fluidos aplicadas a volúmenes de control Ecuación de continuidad Ecuación de cantidad de Distribución de presiones en flujo uniforme Ecuación del momento cinético Ecuación de la energía Factores de corrección de la cantidad de y de la energía cinética.

3 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 3 de 6 UNIDAD 4. ANALISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA Teoría de Modelos. Semejanza Análisis Dimensional Teorema Pi de Buckingham. UNIDAD 5. FLUJO POTENCIAL, IRROTACIONAL O IDEAL Planteo del problema. Planteo de las Ecuaciones básicas Circulación, vorticidad, irrotacionalidad Ecuaciones de Euler Soluciones elementales para flujos planos Corriente uniforme Fuente y sumidero Vórtice libre Superposición de flujos planos Fuente y sumidero equidistantes del origen Doblete Cilindro sin rotación Cilindro con rotación Perfil alar de envergadura infinita Perfil alar de envergadura finita. UNIDAD 6. FLUJO LAMINAR 6.1. Planteo del problema. Planteo de las Ecuaciones básicas Condición de viscosidad Ecuaciones de Navier Stokes. Tensor de tensiones 6.4. Capa Límite laminar UNIDAD 7. FLUJO TURBULENTO 7.1. Planteo del problema. Planteo de las ecuaciones básicas Repaso de algunas propiedades de las variables estadísticas Hipótesis de turbulencia. Hipótesis de Prandtl 7.4. Tensor de tensiones turbulento. Tensor de tensiones aparente Distribución de velocidades sobre una placa plana. Capa límite turbulenta. UNIDAD 8. ESCURRIMIENTO PERMANENTE EN CONDUCTOS Línea de alturas piezométricas Ecuación de Darcy Weisbach Determinación de las variables que intervienen en el factor de fricción Ensayo de Reynolds. Régimen Laminar, Crítico y Turbulento Determinación del factor de fricción Factor de fricción en régimen laminar Factor de fricción en régimen turbulento: Concepto de rugosidad Factor de fricción para tubos totalmente lisos Factor de fricción para tubos totalmente rugosos Expresión de Colebrook White Diagrama de Moody Fórmulas antiguas aplicadas al agua Pérdidas de carga localizadas Casos típicos en una cañería simple Conductos de sección no circular Longitud equivalente Cañerías con presiones negativas. Funcionamiento como sifón. UNIDAD 9. ESCURRIMIENTO EN CANALES EN REGIMEN PERMANENTE Conceptos generales Flujo permanente y uniforme en un canal Fórmula de Chezy Fórmula de Manning Sección Hidráulica óptima Resolución de casos simples Canales con planicie de inundación Flujo permanente uniformemente variado Ondas gravitacionales Ecuación de la pendiente de la superficie libre Energía específica y caída Resolución del flujo uniformemente variado Flujo Permanente bruscamente variado. Resalto Hidráulico Alturas conjugadas Pérdida de energía a través del resalto Longitud del resalto 9.4. Canales con cambio de pendiente Descarga de un canal. UNIDAD 10. SINGULARIDADES EN CONTORNOS ABIERTOS Y CERRADOS. ORIFICIOS Y VERTEDEROS Orificios Fórmula general del gasto para orificio perfecto Velocidad de llegada. Contracción parcialmente suprimida. Contracción incompleta Orificio de gran altura respecto a la carga Orificios total y parcialmente sumergidos Placa orificio Orificio en pared gruesa Tubos adicionales. Tubos entrantes o de Borda Orificios bajo carga variable Vertederos Elementos que lo componen Vertedero perfecto. Condiciones Velocidad de llegada. Contracción lateral. Sección triangular, rectangular y trapezoidal Aireación de la napa inferior Vertederos de presa Vertederos de pared gruesa. UNIDAD 11. TURBO MÁQUINAS HIDRÁULICAS Conceptos Generales. Clasificación Ejemplos simples de instalación de turbo máquinas hidráulicas Relaciones de semejanza en las turbo máquinas Coeficiente de capacidad, de carga y de potencia Curvas características Teoría elemental de las turbo máquinas Hélices El rodete radial Características particulares de las Turbo máquinas Turbo máquinas de flujo tangencial Turbo máquinas de flujo axial Turbo máquinas de flujo radial Turbo máquinas de flujo mixto Punto de funcionamiento y cavitación. ANPA. UNIDAD 12. MOVIMIENTO PERMANENTE EN CONDUCTOS CERRADOS. GOLPE DE ARIETE Descripción preliminar características de la onda Resolución por el método de las diferencias finitas Condiciones de contorno Cierre brusco y gradual de válvulas en conductos que desaguan en un depósito. 12. Cronograma 2010 Días lunes de 18:15 a 22:15 (días sábados al final) Fecha Descripción Lectura Ejercicios 29-Mar Introducción Propiedades de los Fluidos 1 1 a 30 Viscosidad

4 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 4 de 6 05-Abr 12-Abr 19-Abr Tensión Sup - Compresibilidad - Cavitación 1 31 a 43 Hidrostática 2 Presión Hidrostática en un punto Teorema fundamental de la hidrostática Presión Absoluta, Relativa y Atmosférica Variación de la presión con la altura 2 1 a 28 sumergidas planas curvas 2 29 a 54 Empuje y Flotaciòn Cinemática 3 1 a 6 Tipos de derivada 26-Abr Ecuación de Continuidad 3 6 a May Ecuación de Continuidad Distribución de pres. en flujo uniforme 3 21 a 50 Ecuación de la Energía Potencia debida a la fricción 10- May 51 a May Teoría de modelos 4 Teoría de modelos y 18 1 a 7 ; 9 a May Análisis dimensional 4 8; 17 y Análisis dimensional 19 a May Hidrodinàmica 5 1 a 15 Ecuaciones de Euler Circulaciòn-Vorticidad 07-Jun Flujos simples 5 Superposiciòn de flujos simples 16 a 23 Cilindro con y sin rotaciòn Teorìa de la sustentaciòn 14-Jun Ecuación de Navier Stokes 6 Ecuación de Navier Stokes 1 a 9 21-Jun Feriado Tensor de Tensiones en régimen laminar Tensor de Tensiones en régimen laminar 28-Jun Flujo turbulento 7 Longitud de mezcla de Prandtl 1 a 4 Distribución sobre placa plana Resistencia al avance 05-Jul Diagrama de Moody 8 Pérdidas localizadas 1 a 8 Casos Típicos Sifones Primer parcial evaluación 12-Jul unidades 1 a 4 19-Jul Sin clases 1 llamado finales 26-Jul Vacaciones invernales 02-Ago Sin clases 2 llamado finales 09-Ago Conductos 8 16 a 39 Piezométrica 16-Ago Feriado Ensayo de Reynolds Diagrama de Moody 23-Ago Concepto de Rugosidad 8 Concepto de Rugosidad Deducción del factor de fricción 9 a 15 Deducción del factor de fricción 30-Ago Flujo en canales 9 Fórmula de Chezy Fórmula de Manning 1 a 17 Sección Hidráulica óptima Pendiente de la superficie 06-Sep libre 9 Energía específica 18 a Sep 9 Variación de la pendiente 29 a 31 uniformemente variado uniformemente variado 26 a Sep Flujo bruscamente variado 9 Resalto hidráulico 32 a 41 Pérdida de energía Alturas conjugadas 27-Sep Velocidad Crítica 9 Pendiente crítica Casos combinados de flujo brusca y gradual- 42 a 52 mente variado 04-Oct Orificios Perfectos 11 1 a 15

5 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 5 de 6 11-Oct Feriado Influencia de las paredes laterales 18-Oct Vertederos 11 Vertederos de aforo 16 a 22 Vertedero de Alivio en presas Vertederos de pared gruesa Ecuación del momento 25-Oct cinético Turbinas Hidráulicas Segunda Evaluación parcial 01-Nov Unidades 8 a Nov Golpe de ariete Descripción del fenómeno Resolución por el método de 15-Nov Lagrange Resolución por diferencias finitas Resolución por diferencias finitas Resolución por diferencias finitas 22-Nov Firma de libretas Días Sábados de 7:45 a 11: A designar Fecha Descripción Lectura Ejercicios 27-Mar Introducción Propiedades de los Fluidos 1 1 a 30 Viscosidad 03-Abr Semana Santa Tensión Sup - Compresibilidad - 10-Abr Cavitación 1 31 a Abr Hidrostática 2 Presión Hidrostática en un punto Teorema fundamental de la hidrostática Presión Absoluta, Relativa y Atmosférica Variación de la presión con la altura 2 1 a 28 sumergidas planas 24-Abr curvas 2 29 a 54 Empuje y Flotaciòn Cinemática 3 1 a 6 Tipos de derivada 01- May Feriado 08- May Ecuación de Continuidad 3 6 a May Ecuación de Continuidad Distribución de pres. en flujo uniforme 3 21 a 50 Ecuación de la Energía Potencia debida a la fricción 22- May 51 a May Teoría de modelos 4 Teoría de modelos y 18 1 a 7 ; 9 a Jun Análisis dimensional 4 8; 17 y Análisis dimensional 19 a Jun Hidrodinàmica 5 1 a 15 Ecuaciones de Euler Circulaciòn-Vorticidad 19-Jun Flujos simples 5 Superposiciòn de flujos simples 16 a 23 Cilindro con y sin rotaciòn Teorìa de la sustentaciòn 26-Jun Ecuación de Navier Stokes 6 Ecuación de Navier Stokes 1 a 9 Tensor de Tensiones en régimen laminar Tensor de Tensiones en régimen laminar 03-Jul Flujo turbulento 7 Longitud de mezcla de Prandtl 1 a 4 Distribución sobre placa plana Resistencia al avance Primer parcial evaluación unidades 10-Jul 1 a 4 17-Jul Diagrama de Moody 8 Pérdidas localizadas 1 a 8 Casos Típicos Sifones 24-Jul Sin clases 1 llamado finales 31-Jul Vacaciones invernales 07-Ago Sin clases 2 llamado finales 14-Ago Conductos 8 16 a 39 Piezométrica Ensayo de Reynolds

6 Plan Anual de Cursada 2010 Pág. 6 de 6 Diagrama de Moody 21-Ago Concepto de Rugosidad 8 Concepto de Rugosidad Deducción del factor de fricción 9 a 15 Deducción del factor de fricción 28-Ago Flujo en canales 9 Fórmula de Chezy Fórmula de Manning 1 a 17 Sección Hidráulica óptima 04-Sep Pendiente de la superficie libre 9 Energía específica 18 a Sep 9 Variación de la pendiente 29 a 31 uniformemente variado uniformemente variado 26 a Sep Flujo bruscamente variado 9 Resalto hidráulico 32 a 41 Pérdida de energía Alturas conjugadas 25-Sep Velocidad Crítica 9 Pendiente crítica Casos combinados de flujo brusca y gradual- 42 a 52 mente variado 02-Oct Orificios Perfectos 11 1 a 15 Influencia de las paredes laterales 09-Oct Vertederos 11 Vertederos de aforo 16 a 22 Vertedero de Alivio en presas Vertederos de pared gruesa 16-Oct Ecuación del momento cinético 12 Turbinas Hidráulicas 23-Oct Ventiladores Ventiladores Turbinas Eólicas Turbinas Eólicas Segunda Evaluación parcial 30-Oct Unidades 8 a Nov Golpe de ariete 13 Descripción del fenómeno Resolución por el método de 13-Nov Lagrange 13 Resolución por diferencias finitas A designar Resolución por diferencias finitas Resolución por diferencias finitas 20-Nov Firma de libretas