UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA AMBIENTAL SYLLABUS Área de Formación: Básicas de Ingeniería Eje Temático: Gestión Integral de recursos hidráulicos Asignatura: Mec. de fluidos e Hidráulica Código: 02403 Semestre: V No. de créditos: 3 Horas presenciales: 4 Horas independientes: 8 Tipo de Asignatura T T P x P Carácter Asignatura O x E O P Prerrequisitos: N.A Fecha de Actualización: Julio 10 de 2013 Convenciones: T-Teórica, TP-Teórica Practica, P-Practica, O-Obligatoria, E-Electiva, OP-Optativa Justificación El ingeniero ambiental requiere conocer las propiedades físicas y mecánicas de los fluidos para comprender su comportamiento y para proponer y diseñar soluciones a problemas relacionados con el uso y control del recurso hídrico. Objetivo General. El propósito de la Mecánica de Fluidos es dar las herramientas necesarias para estimar la disponibilidad y manejo de los recursos hídricos y diseñar obras hidráulicas satisfactorias en términos técnicos, estéticos y medioambientales sostenibles. Este Espacio Académico contribuye en el desarrollo de las siguientes competencias en el estudiante: Competencias 1. Competencia Global: El ingeniero ambiental debe estar capacitado para ofrecer soluciones en cuanto a manejo de recursos hídricos, tales como proyectos de riego y drenaje, selección de equipos de bombeo para determinadas necesidades, cálculo aproximado de energía obtenida en un salto de agua, medición de caudales tanto en tubos a presión como en canales abiertos Desempeño Final Tener aptitud e idoneidad para desarrollar proyectos en lo relacionado con el aprovechamiento y control del recurso hídrico
2. Competencias específicas: 2.1 Conceptualizar el comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento 2.2 Aplicar los métodos apropiados para seleccionar un equipo de bombeo para una condición requerida 2.1 Diseñar y ejecutar proyectos sencillos para el manejo, control y aprovechamiento del agua. 2.2 Evidenciar el desarrollo personal del estudiante mediante la implementación de sistemas para el aprovechamiento del recurso hídrico. TABLA DE SABERES Saber Conceptual Saber Procedimental Saber Ser (Valores) Conceptualización de las principales ecuaciones que rigen el manejo de los fluidos. Aplicación de conceptos para el planteamiento, análisis y solución de problemas relacionados con el aprovechamiento de los recursos hidráulicos. Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de comunicar en forma verbal y escrita de manera coherente clara y precisa los aspectos relacionados con las estructuras hidráulicas Uso adecuado de gráficas requeridas para los diseños de estructuras hidráulicas Capacidad para aportarle sentido a la realidad en forma argumentativa Interés por el razonamiento basado en la argumentación Creatividad para resolver problemas viéndolos obstáculos como vías a mejores soluciones Asumir una actitud crítica frente a los problemas Participación individual en tareas colectivas Liderazgo y trabajo en equipo N o CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA UNIDAD OBJETIVOS TEMAS 1 ESTATICA DE FLUIDOS Identificar la propiedades físicas de los fluidos Densidad Peso específico Gravedad específica Viscosidades: dinámica y cinemática Presión de vapor Tensión superficial Presión Concepto de presión Presión atmosférica
Presión manométrica Presión absoluta 2 FUNDAMENTOS DE LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO Distinguir los diferentes tipos de flujo con el fin de aplicar posteriormente las ecuaciones apropiadas para cada caso Clasificación del fluido de un flujo de un fluido. Número de Reynolds Flujo laminar Flujo turbulento Caudal : medición con vertederos Ecuación de continuidad Aplicaciones de la ecuación de continuidad 3 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: ECUACIÓN DE BERNOULLI 4 PÉRDIDAS POR FRICCION EN TUBERIAS PÉRDIDAS POR 5 ACCESORIOS Aplicar la ecuación Ante de Interpretación de la ecuación de Bernoulli para el diseño Bernoulli Aplicaciones de la de un sistema de ecuación de Bernoulli bombeo Línea Líneas de energía total y piezométrica. Tere Teorema de Torricelli Medición de caudales con medidor de orificio, vertederos y Medidor de Venturi Ecuación de Darcy-Weisbach las pérdidas de por fricción en un sistemas de tuberías a presión Conocer los diferentes métodos para evaluar las pérdidas de energía debidas a los accesorios o aditamentos colocados en un sistema de tuberías Coeficiente de fricción en flujo laminar Coeficiente de fricción en flujo turbulento Coeficiente de fricción en flujo en transición Diagrama de Moody Rugosidades total y relativa Cálculo de la pérdida por fricción Métodos iterativos para el cálculo de diámetro y caudal Fórmula de Hazen- Williams Coeficientes de Hazen-Williams Método de cálculo por Constantes K Pérdida por entrada Pérdida por rejilla Pérdida por ampliación Pérdida por reducción Pérdida por curvas y codos Pérdida por válvulas
6 7 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO Y POTENCIA OBTENIDA EN UN SALTO DE AGUA HIDRAULICA CANALES ABIERTOS DE Seleccionar y recomendar el equipo de bombeo apropiado para una determinada necesidad Pérdida por salida Pérdida por bifurcaciones Método de cálculo de pérdidas por longitudes equivalentes Tipos de equipos de bombeo Altura dinámica Manejo de gráficas para selección de un equipo de equipo de bombeo Diferentes esquemas para selección de equipos de bombeo Cavitación Centrales Hidroeléctricas: a filo de agua y con embalse Estructuras de una Central Hidroeléctrica Turbinas Alturas bruta y neta. Selección de la turbina Potencia obtenida de una Central hidroeléctrica Golpe de Ariete: explicación del fenómeno Estructuras para disminuir el golpe de ariete Sistemas complejos de tuberías: serie y paralelo Clasificación de los canales Flujos uniforme y permanente Parámetros geométricos del canal Distribución de la velocidad Medición del caudal por flotadores y molinete hidráulico Identificar y reconocer los métodos generales Medición del caudal con vertederos y canaleta Parshall para el diseño de Ecuación de Chezy canales abiertos Fórmula de Kutter Fórmula de Bazin Fórmula de Powell Fórmula de Manning Aplicaciones de la ecuación de Manning Cálculo del caudal por sección y pendiente CRITERIOS DE EVALUACIÓN
PRIMER CORTE 30% Talleres 15% Parcial escrito 15% SEGUNDO CORTE 30% Talleres 15% Parcial escrito 15% CORTE FINAL 40% Trabajo Final 20% Sustentación 20% Para las asignaturas teóricas/practicas el % de la práctica es del 30% FUENTES DE INFORMACIÓN O REFERENTES (DIGITALES E IMPRESOS) Textos Guía MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos Aplicada. Ed. Pearson, 4 edición, 1994 GILES, Ronald. Mecánica de Fluidos e Hidráulica, Mc Graw-Hill, 3 Ed., 1994 VENNARD, John K. Elementary Fluid Mechanics, Wiley International. 4 edic. STREETER, Víctor. Mecánica de Fluidos SOTELO AVILA, Gilberto. Hidráulica General. Volumen 1. Editorial Limusa CHOW, Ven Te, Hidráulica de canales abiertos. MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, Editorial Harla ZOPPETTI, Gaudencio, Centrales Hidroeléctricas. Ed. Gustavo Gili, S.A. SIMON, Andrew. Hidráulica Práctica. Editorial Limusa. SMITS, Alexander. Mecánica de fluidos. Alfaomega. 2003 POTTER, Merle. Mecánica de Fluidos. Tercera Edición. Thomson DIRECCIONES DE INTERNET ww www.igihm.com www.barnes.com.co www.pantini.com wikilibros: impactos ambientales/proyectos hidroeléctricos