9 20 2002 2012-01 12348 1700122680 T 1

1. DATOS INFORMATIVOS:
MATERIA: Hidráulica General
CÓDIGO: 12348
CARRERA: Ingeniería Civil
NIVEL: Quinto
No. CRÉDITOS: 4
CRÉDITOS TEORÍA: 4
SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: Primer semestre 2012-2013
CRÉDITOS PRÁCTICA: 0
PROFESOR:
Nombre: Ing. Pablo Alfredo Iturralde Ponce
Grado académico o título profesional: Master of Science (Environmental
Engineering)
Breve indicación de la línea de actividad académica: Mecánica de los
fluidos, hidráulica y calidad de aguas
Indicación de horario de atención a estudiantes: Ma, Ju, Vi, 7:00 a 9:00
Correo electrónico: [email protected]
Teléfono: 299 1700, ext. 1211
2. DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA:
Análisis detallado del flujo de líquidos: flujo en tuberías aisladas, en sistemas de
tuberías y en redes. Flujo uniforme y uniformemente variado en canales. Flujo a través
de algunas estructuras especiales tales como orificios, compuertas y vertederos. Cálculo
del tiempo de vaciado de tanques. Proyecto de presas de derivación. Conocimientos
básicos sobre maquinaria hidráulica.
3. OBJETIVO GENERAL: Desarrollar los principios y leyes que rigen el
comportamiento de los líquidos sujetos a condiciones reales de flujo, es decir, sujetos a
fricción, y exponer los conceptos y conocimientos que hagan posible un diseño eficiente
de diversas estructuras y dispositivos hidráulicos.
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Al completar el curso, los estudiantes deberán estar en
capacidad de:
Analizar el flujo en tuberías y diseñar, desde un punto de vista hidráulico, tanto tuberías
individuales como sistemas de tuberías.
Analizar el flujo en canales, tanto en condiciones de uniformidad como de no uniformidad,
y diseñar las respectivas conducciones.
Analizar el comportamiento de las estructuras hidráulicas especiales y dimensionarlas
apropiadamente.
Calcular el tiempo de vaciado de tanques, como paso previo al cálculo del tiempo de
vaciado de reservorios, que deberá cubrirse en el curso siguiente.
Comprender el funcionamiento de las máquinas hidráulicas, especialmente de las turbinas, y
disponer de criterios de selección del tipo de máquina.
5. CONTENIDOS: El programa del curso incluye cuatro capítulos, que se detallan a
continuación.
CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA
1.1
1.2
Fundamentos de la Hidráulica: su carácter empírico.
Aplicaciones de la Hidráulica.
CAPITULO 2: FLUJO DE LÍQUIDOS EN TUBERÍAS
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
Generalidades y alcance del estudio.
Flujo laminar y turbulento.
2.2.1 Esfuerzo cortante.
2.2.2 Número de Reynolds.
2.2.3 Radio hidráulico.
2.2.4 Velocidad crítica.
Distribución del esfuerzo cortante en una tubería.
Distribución de velocidades en una tubería.
2.4.1 Caso de flujo laminar.
2.4.2 Caso de flujo turbulento.
Pérdidas de carga.
2.5.1 Flujo laminar: fórmula de Hagen-Poiseuille.
2.5.2 Flujo turbulento: fórmula de Darcy-Weisbach.
Esfuerzo cortante en la pared del tubo.
Factor de fricción.
Pérdidas localizadas o menores.
Gradiente hidráulico y gradiente de energía.
Otras fórmulas utilizadas para tuberías.
2.10.1 Fórmula de Chézy.
2.10.2 Fórmula de Manning.
2.10.3 Fórmula de Kutter-Ganguillet.
2.10.4 Fórmulas exponenciales: fórmula de Hazen-Williams.
Sistemas de tuberías.
2.11.1 Tuberías equivalentes.
2.11.2 Sistemas de tuberías en serie.
2.11.3 Sistemas de tuberías en paralelo.
2.11.4 Redes de tuberías: método de Hardy Cross.
Problemas sobre sistemas con varios reservorios.
CAPITULO 3: FLUJO EN CANALES
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Canal abierto: definición.
Diversos tipos de flujo en canales.
Fórmula de Chézy aplicada a canales.
Otras fórmulas utilizadas en canales.
3.4.1 Fórmula de Kutter-Ganguillet.
3.4.2 Fórmula de Bazin.
3.4.3 Fórmula de Powell.
3.4.4 Fórmula de Manning.
Distribución de velocidades en un canal.
3.5.1 Flujo laminar.
3.5.2 Flujo turbulento.
3.6
3.7
3.8
3.9
Sección hidráulica de máxima eficiencia.
Velocidad permisible en canales.
Flujo en canales circulares parcialmente llenos.
Energía específica.
3.9.1 Profundidad crítica: caudal máximo para energía específica constante; energía
específica mínima para caudal constante.
3.9.2 Número de Froude.
3.9.3 Flujos crítico, subcrítico y supercrítico.
3.9.4 Salto hidráulico o resalto: ecuación del resalto; condición para que exista
resalto.
Flujo gradualmente variado.
3.10.1 Ecuación de resistencia del flujo gradualmente variado.
3.10.2 Perfiles superficiales y su clasificación.
3.10.3 Longitud del perfil.
3.10.4 Cambio de régimen de flujo.
3.10
CAPITULO 4: ESTRUCTURAS ESPECIALES.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.7.1
4.7.2
4.7.3
4.7.4
4.7.5
Canaletas Parshall.
Orificios.
Tiempo de vaciado de tanques a través de orificios.
Compuertas.
Vertederos.
Presas de derivación.
Maquinaria hidráulica.
Torsión, potencia.
Ecuación de Bernoulli para un rodete de turbina; aplicaciones.
Carga desarrollada por un rodete de bomba.
Parámetros típicos de una máquina: factor de velocidad, velocidad
unitaria, caudal unitario, velocidad específica.
Ejemplos de aplicación.
6. EVALUACIÓN
La evaluación se hará mediante un total de seis pruebas, que se aplicarán dos por período,
de manera que de las dos primeras saldrá la primera nota, sobre quince (15) puntos; de las
dos siguientes se obtendrá la segunda nota, también sobre quince (15) puntos, y de las dos
últimas resultará la última nota, sobre veinte (20) puntos.
Si bien cada prueba hace énfasis sobre la materia dictada más recientemente, debe
recordarse que en algunas ocasiones hace falta recurrir a conceptos o conocimientos
cubiertos con anterioridad; por lo mismo, la materia que se debe conocer para cada examen
tiene un carácter acumulativo.
Aunque no es una norma, puesto que, según el grado de dificultad de las pruebas, su valor
relativo puede variar, es usual que las cuatro primeras valgan la mitad de la nota del
período. Dado que la última prueba enfoca toda la materia dictada en el semestre, su valor
mínimo será del 60% de la nota del tercer período, de manera que la prueba n.º 5 no podrá
tener un valor superior al 40%.
7. BIBLIOGRAFÍA:
Ranald V. Giles, Jack B. Evett, Cheng Liu, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica, Serie de
compendios Schaum, Tercera edición, McGraw-Hill Interamericana de España S.A.U.,
Madrid, España, 1994.
Robert L. Daugherty, Joseph B. Franzini, E. John Finnemore, Mecánica de Fluidos con
aplicaciones a la Ingeniería, Mc-Graw Hill, España, 1998.
Bernard Stanford Massey, Mecánica de fluidos, C.E.C.S.A, México D.F., México, 1979.
Gilberto Sotelo Ávila, Hidráulica General, LIMUSA, México D.F., México, 1980.
J.M. de Azevedo Netto, Guillermo Acosta Álvarez, Manual de Hidráulica, HARLA, México
D.F., México, 1976.
Richard H. French Hidráulica de Canales Abiertos, McGraw-Hill de México, Naucalpan de
Juárez, Mex, México, 1985.
Hasta aquí se han incluido algunas obras que pueden resultar útiles para consulta. No
obstante, se podrá recurrir a cualquier otra obra de Mecánica de fluidos o de Hidráulica. De
hecho, se recomienda que los estudiantes adquieran el libro de la colección Schaum, en
razón de su precio más accesible.
Hidráulica General - 12348
Primer semestre 2012 - 2013
Programación de clases
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------08 13 Lunes
08 15 Miérc.
08 20 Lunes
08 22 Miérc.
08 27 Lunes
08 29 Miérc.
09 03 Lunes
09 05 Miérc.
09 10 Lunes
09 12 Miérc.
09 17 Lunes
09 19 Miérc.
09 24 Lunes
09 26 Miérc.
10 01 Lunes
10 03 Miérc.
10 08 Lunes
10 10 Miérc.
10 15 Lunes
10 17 Miérc.
10 22 Lunes
10 24 Miérc.
10 29 Lunes
10 31 Miérc.
11 05 Lunes
11 07 Miérc.
11 12 Lunes
11 19 Lunes
Introducción; generalidades; conceptos básicos, esfuerzo cortante, velocidad.
Pérdidas de carga en tuberías: fórmulas de Hagen-Poiseuille y de Darcy-Weisbach.
Problemas de aplicación.
Pérdidas localizadas.
Gradiente hidráulico y de energía; otras fórmulas para tuberías.
Prueba n.º 1.
Sistemas de tuberías: tuberías equivalentes; sistemas en serie.
Sistemas en paralelo.
Redes de tuberías.
Problemas con varios reservorios.
Prueba n.º 2 (Primera nota).
Flujo en canales: definición; diversas fórmulas; distribución de velocidades.
Sección hidráulica de máxima eficiencia; velocidad permisible; ejemplos de diseño.
Flujo en canales circulares parcialmente llenos: aplicaciones.
Energía específica: profundidad crítica.
Aplicaciones de la energía específica; resalto.
Prueba n.º 3.
Flujo gradualmente variado: ecuación de resistencia.
Clasificación de los perfiles superficiales de flujo: aplicaciones.
Cambio de régimen de flujo.
Prueba n.º 4 (Segunda nota).
Estructuras especiales: canaletas Parshall; orificios.
Aplicaciones de los orificios: tiempo de vaciado de tanques; compuertas; vertederos.
Presas de derivación; aplicaciones.
Prueba n.º 5.
Maquinaria hidráulica: torsión, potencia, carga; aplicaciones.
Maquinaria hidráulica: parámetros de relación: aplicaciones.
Prueba n.º 6 (Tercera nota).
Número de horas de trabajo presencial: 67
Número de horas de trabajo personal del estudiante: 67
Fechas de entrega de las notas:
Según programación señalada oportunamente por la Facultad