formato homologado hidraulica de canales...

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA AMBIENTAL

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PROGRAMAS DE INGENIERÍA

NOMBRE DE LA MATERIA HIDRAULICA DE CANALES

PROFESOR JULIO EDUARDO CAÑON BARRIGA

OFICINA

HORARIO DE CLASE Grupo 1: L14-16 WV 8-10 (Aula 19- 312) Grupo 2: WV 8-10, V 14-16 (Aula 19 – 312)

HORARIO DE ATENCION

NOTA La asistencia de los estudiantes a las actividades programadas son obligatoria en un 100%

INFORMACION GENERAL

Código de la materia 2557310 (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 2557220, 2557210

Correquisitos Ninguno

Programa a los cuales se ofrece la materia

Ingeniería Sanitaria Ingeniería Civil Ingeniería Ambiental

APROBADO EN EL CONSEJO DE FACULTAD DE INGENIERÍA CON

EL ACTA 1943 DEL 6 DE

DICIEMBRE DEL 2012



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INFORMACION COMPLEMENTARIA

Propósito del curso:

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.

Justificación:

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.

Objetivo General:

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.



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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 dedicarán a esta unidad

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


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)



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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


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)


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



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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 dedicarán a esta unidad

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 dedicarán a esta

Una (1) semana

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



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• 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


Una (1) semana

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


Una (1) semana

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.



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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

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. 2003.

• Suárez J. Control de la erosión en zonas Tropicales. Universidad Industrial de Santander. 2001. 556 p.

• Winkley, B. Obras de Control Fluvial, Universidad de los Andes, 1987.

• Yalin, M. River Mechanics, Pergamon Press, 1992.

• Yang, C. y C. Yang. Sediment Transport: Theory and Practice, McGraw-Hill, 1996.

• 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



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Facultad de ingeniería. Universidad Nueva Granada. Disponible en:

http://www.umng.edu.co/www/resources/fyk_articulo%203.1.pdf

Suárez Díaz, Jaime. Portal Web:

http://gavilan.uis.edu.co/~jsuarez/index_general.htm

US Army Corps of Engineers. Manuales:

http://140.194.76.129/publications/eng-manuals/

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