PROGRAMA DE CURSO Cdigo Nombre CI4101 HIDRULICA Nombre en Ingls HYDRAULICS

SCT Unidades Docentes Horas de Ctedra Horas Docencia

Auxiliar Horas de Trabajo

Personal 6 10 3 2 5

Requisitos Carcter del Curso CI3101, Mecnica de Fluidos.

Obligatorio para estudiantes de Ingeniera Civil.

Resultados de Aprendizaje Al trmino del curso, el estudiante demuestra que:

Utiliza las leyes de la fsica aplicadas al movimiento de los fluidos en conductos a presin y canales abiertos, para analizar y predisear obras de ingeniera hidrulica en conductos cerrados y abiertos.

Metodologa Docente Evaluacin General El curso contempla dos clases de ctedra a la semana y una de docencia auxiliar. Esta ltima se utilizar para resolver problemas que aclaren los conceptos entregados en clases de ctedra o para realizar actividades de evaluacin (ejercicios y controles)

En forma adicional se realizarn experiencias de laboratorio con el objeto de proveer una verificacin emprica de la teora presentada en clases. El curso se divide en 7 unidades temticas agrupadas en dos categoras: A) Contornos cerrados y B) contornos abiertos

Controles (50%) Ejercicios y Tareas (30%) Laboratorios (20%)

Unidades Temticas Nmero Nombre de la Unidad Duracin en

Semanas 1 Anlisis hidrulico de sistemas de tuberas. 2,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 1.1 Introduccin. Repaso de los conceptos de resistencia de los fluidos, rgimen de escurrimiento, capa lmite y prdidas de energa.

1.2 Singularidades (ensanche, contraccin, difusor, curvas, orificios, etc). Aplicaciones.

1.3 Sistemas de tuberas. Aplicaciones de sistemas de tuberas incluyendo estanques, vlvulas intermedias y bombas. Bombas centrfugas. Tipos de bombas. Altura dinmica de elevacin. Curvas caractersticas. Cavitacin. Altura neta positiva de aspiracin. Aplicaciones.

1.4 Redes de tuberas. Mtodo de Hardy Cross. Aplicaciones.

Al trmino de la unidad el estudiante:

Analiza un sistema de tuberas en rgimen permanente.

Disea un sistema de tuberas en rgimen permanente.

Apuntes del Curso

F.J. Domnguez, Cap. V y IX

Mataix, Cap. 11, 12, 18 y 19

White, Cap. 11

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas

2 Rgimen impermanente en tuberas 2,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 2.1 Aspectos generales. El fenmeno de golpe de ariete.

2.2 Mtodo inelstico. Fenmenos de oscilacin en masa. Ecuaciones bsicas. Aplicaciones.

2.3 Mtodo elstico. Ecuaciones del fenmeno.

2.4 Mtodos de las caractersticas. Aplicaciones.

Al trmino de la unidad el estudiante:

Maneja las herramientas tericas para analizar el flujo impermanente en tuberas, reconociendo su relevancia en el diseo preliminar de un sistema de tuberas.

Apuntes del Curso

Streeter Cap 12

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas

3 Caractersticas Generales del Escurrimiento en Canales 0,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 3.1 Caractersticas generales del escurrimiento en canales abiertos. 3.2 Clasificacin de los escurrimientos. 3.3 Caractersticas geomtricas de los canales. 3.4 Distribucin de velocidades. Coeficientes de Coriolis y de Boussinesq. 3.5 Distribucin de presiones en canales.

Al trmino de la unidad el estudiante: Describe preliminarmente las

caractersticas de flujo en conductos abiertos, tanto en obras hidrulicas como en cauces naturales

Apuntes del Curso V.T. Chow Cap. 1 y 2

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en

Semanas 4 Ecuaciones Fundamentales del Escurrimiento en Canales 2,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 4.1 Ecuacin de Continuidad.

4.2 Ecuacin de la Energa.

4.2.1 Ecuacin de Bernoulli en Canalizaciones Abiertas. Concepto de Energa Especfica.

4.2.2 Escurrimiento Crtico. Propiedades. 4.2.3 Clculo de alturas crticas en secciones regulares e irregulares.

4.2.4 Escurrimientos Subcrtico y Supercrtico. Nocin de control hidrulico. 4.3 Ecuacin de la Cantidad de Movimiento.

4.3.1 El Teorema de la Cantidad de Movimiento en canales. Aplicaciones.

4.3.2 La funcin Momenta y sus propiedades. 4.3.3 Resalto Hidrulico: Clasificacin, Ecuaciones de Belanger, Caractersticas geomtricas del resalto completo (longitud, perfil).

Al trmino de la unidad el estudiante: Aplica conceptos de conservacin

de masa, momentum y energa, aprendidos en Mecnica de Fluidos, para el estudio del flujo en conductos abiertos.

Aplica el concepto de crisis y control hidrulico

Plantea un problema en canales, con especial nfasis en la caracterizacin del tipo de escurrimiento, y la definicin de condiciones de borde.

Apuntes del Curso Henderson Cap. 3 V.T. Chow Cap. 3 (Secciones 3.6 y 3.7) F.J. Domnguez Cap. IV y VI

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas

5 Resistencia al Escurrimiento. 2 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la

Unidad Referencias a la

Bibliografa 5.1 Generalidades. Esfuerzo de corte medio. 5.2 Ecuaciones de Resistencia. Chzy, Manning, frmulas racionales. 5.3 Escurrimiento Uniforme. Determinacin de altura normal en secciones regulares e irregulares.

Al finalizar esta unidad el estudiante demuestra que: Caracteriza el escurrimiento segn

su pendiente hidrulica, Conoce diferentes leyes de

resistencia para cuantificar prdidas friccionales en canales.

Apuntes del Curso Henderson Cap. 4 V.T. Chow Cap. 5 F.J Domnguez Cap VIII

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas

6 Escurrimiento Gradualmente Variado. 2,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 6.1 Teora y ecuaciones generales. 6.2 Anlisis y clasificacin de ejes hidrulicos. 6.3 Composicin de ejes hidrulicos. 6.4 Mtodos de clculo en secciones regulares.

6.5 Aplicaciones.

Al finalizar la unidad el estudiante demuestra que: Calcula la variacin longitudinal de

las alturas de escurrimiento gradualmente variado en canales abiertos, con especial nfasis en la aplicacin al diseo de obras de ingeniera hidrulica.

Cap. 6 Apuntes del Curso

V.T. Chow Caps 9 y 11

Henderson Cap 4

F.J. Domnguez Cap VIII

Nmero Nombre de la Unidad Duracin en

Semanas 7 Escurrimiento Rpidamente Variado 2,5 semanas

Contenidos Resultados de Aprendizajes de la Unidad Referencias a la

Bibliografa 7.1 Vertederos. Caractersticas generales y clasificacin. 7.2 Vertedero en pared delgada con napa libre. Teora de Boussinesq. Frmulas prcticas. 7.3 Vertederos triangulares en pared delgada sin influencia y con influencia de aguas abajo. 7.4 Otras singularidades en canales. Ensanches, angostamientos, transiciones, flujo en torno a machones. 7.5 Compuertas

Al finalizar la unidad el estudiante: Cuantifica las caractersticas del

flujo rpidamente variado generado por la presencia de singularidades y su efecto como condicin de borde para el clculo del escurrimiento gradualmente variado

Apuntes del Curso Henderson Cap. 6 F.J. Domnguez Cap. VII

Bibliografa General SOTELO, G. (1981). Hidrulica General, Ed. Limusa, S.A., Mxico. WHITE, F,M, (2004) Mecnica De Fluidos, 5ta Edicin, Mc Graw Hill. DOMINGUEZ, F.J. (1974). "Hidrulica, Ed. Universitaria, 6ta Edicin, Santiago. MATAIX, C. (1970) Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. Harper & Row Pub. Inc, CHOW, V.T. (1993). Hidrulica de los Canales abiertos, Ed. Diana, 6 ta Impresin, Mxico. STREETER, V.L. (1971). Mecnica de los Fluidos Mc. Graw-Hill, 4ta Impresin, Mxico. FRENCH, R.H (1992). Hidrulica de Canales abiertos Ed. Mc. Graw Hill, 1ra Edicin, Mxico. HENDERSON, F.M. (1966). Open Channel Flow (Macmillan Series in Civil Engineering). Prentice Hall. DE LA FUENTE, A., NIO, Y. & TAMBURRINO, A. (2010). Apuntes del Curso Hidrulica CI4101. Departamento de Ingeniera Civil, Universidad de Chile.

Vigencia desde: Primavera 2010 Elaborado por: Aldo Tamburrino, Yarko Nio, Alberto de la Fuente

Revisado por: Aldo Tamburrino, ADD

Validada por: ADD, mayo de 2011