ISA371 - Facultad de Ingeniería

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE Ingeniería SANITARIA Y AMBIENTAL
APROBADO EN EL CONSEJO DE
FACULTAD DE INGENIERÍA
ACTA
DEL 13 DE MAYO DE
2008 NRO 1725.
PROGRAMA DE LABORATORIO DE HIDRAULICA APLICADA
El presente formato tiene la finalidad de unificar la presentación de los programas
correspondientes a los cursos ofrecidos por el Departamento de Ingeniería Sanitaria y
Ambiental
NOMBRE DE LA MATERIA
PROFESOR
OFICINA
HORARIO DE CLASE
HORARIO DE ATENCION
Laboratorio de hidráulica Aplicada
NORA ELENA VILLEGAS JIMÉNEZ
Mi 4-7, Ju 7-10,Vi 4-7
Nota 1:
Nota 2:
INFORMACION GENERAL
Código de la materia
Semestre
Área
Horas PRÁCTICA semanales
Horas PRACTICAS semestrales
No. de Créditos
Horas de clase por semestre
Campo de formación
Validable
Habilitable
Clasificable
Requisitos
Correquisitos
Programa a los cuales se ofrece la
materia
ISA371
5
Recursos Hidráulicos
3
39
39
Básicas de Ingeniería
N
N
ISA-334 MECANICA FLUIDOS
HIDRAULICA APLICADA
Ingeniería Sanitaria
Ingeniería Civil
Ingeniería Ambiental
1
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INFORMACION COMPLEMENTARIA
Propósito del curso:
Justificación:
Objetivo General:
Permitir al estudiante confrontar los principios
teóricos de la mecánica de fluidos y de la hidráulica
con las aplicaciones en laboratorio y en campo, que le
permitan validar estos principios mediante la
medición en laboratorio de las variables
comprometidas en los enunciados. Además
familiarizar al estudiante con los métodos e
instrumental disponible para la medición de las
variables como presión, nivel, velocidad, caudal, entre
otras.
En el que hacer de de ingenieros sanitarios e
ingenieros civiles, se incluye diseño de estructuras
hidráulicas que almacén, contengan y transporten
fluidos, especialmente agua, por ello es necesario
brindar al estudiante elementos aplicados para
relacionar las propiedades de los fluidos quietos y en
movimiento con herramientas analíticas que les
permitan dimensionar adecuadamente dichas
estructuras, cuantificar los flujos a través de ellos y
enfrentar los fenómenos hidráulicos que el transporte
de éstos genere.
Inducir al estudiante al conocimiento de los
procedimientos experimentales que apoyan y
complementan el trabajo analítico en la hidraúlica.
Adquirir destreza en el manejo del instrumental
básico de medición de variables físicas de interés en
la hidraúlica y su aplicación a los problemas de la
ingeniería.
Objetivos Específicos:
Conocer diferentes métodos para la medición de
flujos en de tuberías y en canales abiertos
Aprender a manipular los diferentes instrumentos de
de medición de variables de interés en la
determinación de flujos en tuberías y canales abiertos
Aplicar los principios teóricos del comportamiento de
los fluidos estáticos y en condiciones dinámicas con
fines de aprovechar su energía con el uso de
máquinas hidráulicas, de diseño tuberías y estructuras
hidráulicas para su conducción y/o almacenamiento.
2
Contenido resumido







Medición de flujo en tuberías
Fuerzas gravitacionales y de presión
Medición de pérdidas en tuberías
Máquinas hidráulicas
Estudio de flujo a superficie libre
Medición de flujo a superficie libre
Hidrometría
3
UNIDADES DETALLADAS
Unidad No. 1
Tema(s) a desarrollar
Subtemas
Medición de flujo en tuberías
- Contexto general
Medición de caudal de fluidos en sistemas en
sometidos a presión
Evolución de la línea de energía a lo largo de un
tramo de tubería.
Principios Básicos
Ecuación General de la Energía
Ecuación de Bernoulli
Principio de continuidad
Ecuación de la hidrostática
Medidores de presión.
Manometría.
Venturi
- Tobera
- Placa de orificio
- Otros medidores
No. de semanas que se le
2
dedicarán a esta unidad
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
-
Mataix,C. Mecánica de Fluídos y Máquinas Hidraúlicas.
-
Rodríguez, Hector A. Hidráulica experimental. Editorial escuela colombiana de
ingeniería. 2001
-
Merle C. Potter y David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Tercera
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Unidad No. 2
Tema(s) a desarrollar
Subtemas
Fuerzas gravitacionales y de presión
Contexto general
Movimiento uniformemente acelerado
Cinemática de los fluidos
Ecuación de Momento Lineal
- Estudio del golpe de ariete
- Estudio de la cinemática del chorro
No. de semanas que se le
2
dedicarán a esta unidad
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
-
Robert Mott. Mecánica de Fluidos Aplicada. ED. PRENTICE HALL, Cuarta Ed, 1986,
580p
-
Rodríguez, Hector A. Hidráulica experimental. Editorial escuela colombiana de
ingeniería. 2001
-
Merle C. Potter y David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Tercera Edición. Thomson.
2002
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Unidad No. 3
Tema(s) a desarrollar
Medición de pérdidas en tuberías
Subtemas
Contexto General
Se estudian los procedimientos experimentales para
la medición de pérdidas en tuberías
Características generales de los flujos
- Definiciones de los regímenes de flujo
- Ecuación de continuidad
- Ecuación de la Energía
- Ecuación de Bernoulli
- El flujo laminar
- El Flujo turbulento
- Pérdidas locales y pérdidas por fricción.
- Ecuación general de pérdidas en tuberías
- Ec. de Colebrook-White, Nikuradse, Von Karman
y otras.
- Diagrama de y Moody.
No. de semanas que se le
2
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
-
-
Robert Mott. Mecánica de Fluidos Aplicada. ED. PRENTICE HALL, Cuarta Ed, 1986,
580p
Merle C. Potter y David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Tercera Edición. Thomson.
2002
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
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Unidad No. 4
Tema(s) a desarrollar
Máquinas hidráulicas
Subtemas
Las bombas como mecanismo de transformación de
energía Aprovechamiento y transformación de la
energía de un fluido mediante turbinas
- Trabajo experimental para la construcción de las
curvas características de una bomba
-Funcionamiento de bombas en serie y paralelo.
-Tipos de turbinas. Mecanismos de conversión de
energía.
No. de semanas que se le
1
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
-
Mataix,C. Mecánica de Fluídos y Máquinas Hidraúlicas.
-
Robert Mott. Mecánica de Fluidos Aplicada. ED. PRENTICE HALL, Cuarta Ed, 1986,
580p
-
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
-
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería.
Novena Edición. McGraw_Hill 1999
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Unidad No. 5
Tema(s) a desarrollar
Compuertas: La compuerta como una estructura
hidráulica y como instrumento de aforo
Principios
- Fuerzas hidrostáticas y fuerzas ejercida por un
fluido en movimiento.
Subtemas
- Principios de energía y de cantidad de
movimiento.
Calibración de compuertas como instrumento de
aforo
Fuerzas sobre compuertas planas verticales
Distribución de presiones
Profundidades alternas y conjugadas de la compuerta
No. de semanas que se le
1
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
-
Marbello, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de
Universidad Nacional, Medellín, 1997
hidráulica.
-
Lomax, W,R and A.J. Saul. Laboratory Work in Hudraulics. Granada Publ UK. 1979
-
Merle C. Potter y David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Tercera Edición. Thomson.
2002
-
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
Unidad No. 6
Tema(s) a desarrollar
Resalto Hidráulico: fenómeno disipador de
energía
- Principios de energía y de cantidad de
movimiento.
8
-
Subtemas
Energía específica
Determinación del estado de flujo
Fuerza específica
Resalto hidráulico en canales horizontales
Clasificación de un resalto hidráulico
Profundidades conjugadas del resalto
Clasificación del régimen de flujo : Flujo
crítico, subcritico y supercrítico
No. de semanas que se le
1
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
- Marbello, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de
Universidad Nacional, Medellín, 1997
hidráulica.
-
Lomax, W,R and A.J. Saul. Laboratory Work in Hudraulics. Granada Publ UK. 1979
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
-
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería.
Novena Edición. McGraw_Hill 1999
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Ven Te Chow
FLUJO EN CANALES ABIERTOS, Francis M. Henderson
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Richard French.
HIDRAULICA DE CANALES, Alcides León Méndez y Armando Estopiñan Pérez
Unidad No. 7
Tema(s) a desarrollar
Aparatos de flujo crítico para aforar
Vertederos: rectangulares, triangulares
Canaletas: Parshall, Venturi
Principios:
Flujo uniforme y crítico
Flujo crítico
Factor de sección
Exponente hidráulico
subtemas
Ecuación de Calibración de vertederos
9
Perfil hidráulico en canaletas
Curvas de Energía vs. Caudal
Ecuación de calibración de canaletas
No. de semanas que se le
2
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
- Marbello, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de
Universidad Nacional, Medellín, 1997
hidráulica.
-
Lomax, W,R and A.J. Saul. Laboratory Work in Hudraulics. Granada Publ UK. 1979
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
-
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería.
Novena Edición. McGraw_Hill 1999
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Ven Te Chow
FLUJO EN CANALES ABIERTOS, Francis M. Henderson
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Richard French.
HIDRAULICA DE CANALES, Alcides León Méndez y Armando Estopiñan Pérez
Unidad No. 8
Tema(s) a desarrollar
Hidrometría: flujo en canales naturales y artificiales,
técnicas hidrmétricas
Principios:
Fórmulas para flujo uniforme
Coeficiente de rugosidad de manning
Flujo gradualmente variado.
Ecuación dinámica del F.G.V.
Perfiles de flujo y su clasificación
subtemas
Métodos de medición de caudal: area-sección,
trazadores.
Instrumental para la medición del caudal y de niveles
en canales
10
Batimetría de la sección del canal
Perfiles de flujo en canales
No. de semanas que se le
2
dedicarán a esta
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA correspondiente a esta unidad:
- Marbello, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de
Universidad Nacional, Medellín, 1997
hidráulica.
-
Lomax, W,R and A.J. Saul. Laboratory Work in Hudraulics. Granada Publ UK. 1979
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, 1995.
-
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería.
Novena Edición. McGraw_Hill 1999
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Ven Te Chow
FLUJO EN CANALES ABIERTOS, Francis M. Henderson
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Richard French.
HIDRAULICA DE CANALES, Alcides León Méndez y Armando Estopiñan Pérez
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METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso:
- Introducción y repaso por parte del profesor al inicio de cada práctica de laboratorio
-
Consulta por parte de los estudiantes de la guía de la práctica y de las fuentes
bibliográficas recomendadas
11
EVALUACIÓN
Actividad
Hidrometría
Practicas Flujo canales
Prácticas flujo en tuberías
Porcentaje
20%
40%
40%
Fecha (día, mes, año)
Actividades de asistencia obligatoria
Todas las prácticas
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BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA por unidades:
Unidades
No.1 a 5
Mataix,C. Mecánica de Fluídos y Máquinas Hidraúlicas.Robert
Mott. Mecánica de Fluidos Aplicada. ED. PRENTICE HALL, Cuarta Ed, 1986,
580p
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá,
1995.
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en
Ingeniería. Novena Edición. McGraw_Hill 1999
Saldarriaga Juan. Hidráulica de Tuberías. Abastecimiento de agua, redes,
riegos. Ed. Universidad de Los Andes. 2007.
12
Unidad
No.6 a 7
-
-
Marbello, P. Ramiro. Fundamentos para las prácticas de laboratorio de
hidráulica. Universidad Nacional, Medellín, 1997
Lomax, W,R and A.J. Saul. Laboratory Work in Hudraulics. Granada Publ
UK. 1979
Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición.
Bogotá, 1995.
Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en
Ingeniería. Novena Edición. McGraw_Hill 1999
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Ven Te Chow
FLUJO EN CANALES ABIERTOS, Francis M. Henderson
HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS, Richard French.
HIDRAULICA DE CANALES, Alcides León Méndez y Armando
Estopiñan Pérez.
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