ESCUELA POLITÉCNICA

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

 


  Programa de la asignatura 1004001206 - HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

CÓDIGO
1004001206

TÍTULO
Hidráulica e Hidrología

DESCRIPCIÓN DEL CURSO

Hydraulics, Hydrology


CARÁCTER
9

CRÉDITOS ECTS
7,2

CONTEXTUALIZACIÓN

La asignatura de Hidráulica e Hidrología tiene como principal objetivo dotar al alumno de unos conocimientos básicos de los principios fundamentales de la mecánica de fluidos y de los diferentes procesos que gobiernan el ciclo hidrológico, para el desempeño de las funciones prácticas de la ingeniería civil.


MODALIDADES EN LAS QUE SE IMPARTE

Las competencias aprobadas en el Plan de Competencias de la Universidad que se trabajan de una manera más específica en esta asignatura serán las siguientes:

- La FLEXIBILIDAD, pues el proceso obliga a cambios y ajustes continuos.

- La TOMA DE DECISIONES, en la elección de un procedimiento u otro.

- La PLANIFICACIÓN, por tratarse de procesos complejos y supeditados unos a otros.

- La ORIENTACIÓN DE RESULTADOS, en base a los trabajos realizados y a su exposición.


COMPETENCIAS
- Capacidad para describir y explicar las leyes físicas que gobiernan el comportamiento de los fluidos, como base fundamental para la comprensión del funcionamiento de las obras hidráulicas.

- Capacidad de aplicar las leyes de la hidráulica y los métodos de cálculo para solucionar los problemas típicos asociados a las diferentes tipologías de infraestructuras hidráulicas.

Conocimiento de los procesos hidrológicos y de las principales herramientas aplicadas en hidrología.

Capacidad para la realización de estudios hidrológicos de recursos y de avenidas.

Capacidad para aplicar los conceptos aprendidos a problemas técnico-prácticos de cálculo de caudales de avenida y diseño de canales, conducciones en tubería, instalaciones de bombeo y vertederos.

TEMARIO

HIDRÁULICA

I. CONCEPTOS BÁSICOS

Tema 1. Introducción y propiedades de los fluidos

Aplicaciones de la hidráulica. Disciplinas relacionadas. Características mecánicas de los fluidos. Densidad y peso específico. Viscosidad dinámica y cinemática. Fluidos newtonianos. Compresibilidad. Módulo de elasticidad. Presión de vapor. Tensión superficial.

Tema 2. Hidrostática

Presiones en líquidos. Principio de Pascal. Ecuación general de la hidrostática. Empuje sobre superficies planas. Empuje sobre superficies curvas. Centro de presiones. Equilibrio de un sólido sumergido. Empuje de Arquímedes. Subpresión. Equilibrio de un sólido parcialmente sumergido. Estabilidad de equilibrio de un flotador. Metacentro.

Tema 3. Hidrodinámica - fluidos ideales

Cinemática. Ecuación de continuidad. Teorema de Bernoulli. Ecuación de la cantidad de movimiento. Método del volumen de control. Ecuación de la dinámica para fluidos ideales. Superficies fluidas. Cálculo de empujes en conductos.

Tema 4. Hidrodinámica - fluidos reales

Características del flujo laminar y turbulento. Número de Reynolds. Navier-Stokes. Rugosidad.

II. HIDRÁULICA DE TUBERIAS

Tema 5. Pérdidas de carga continuas y localizadas

Fricción en flujo laminar y turbulento. Coeficiente de fricción de Darcy-Weisbach. Leyes de velocidades en tuberías lisas y rugosas. Determinación del coeficiente de Darcy. Ábaco de Moody. Pérdidas de carga localizadas en ensanchamientos, estrechamientos, válvulas, codos y derivaciones.

Tema 6. Máquinas hidráulicas y cavitación

Tipos de máquinas hidráulicas. Bombas. Turbinas hidráulicas. Potencia y energía. Curvas características y colinas de rendimiento. Cálculo de impulsiones. Cavitación. Efectos en las conducciones. Índices de cavitación: cálculo y aplicación. Medidas para proteger las conducciones frente a cavitación.

Tema 7. Sistemas de tuberías

Cálculo de sistemas de tuberías en régimen permanente. Método de Hardy-Cross.

Tema 8. Transitorios en tuberías

Transitorios en tuberías. Golpe de ariete. Formulas de Allievi y Micheaud. Chimenea de equilibrio. Golpe de ariete en impulsiones.

III. HIDRÁULICA DE CANALES

Tema 9. Principios básicos del flujo en lámina libre

Principios básicos. Energía total. Energía específica. Aplicación de las leyes de la hidrodinámica al flujo en lámina libre. Número de Froude. Tipos de régimen. Régimen crítico. Cambios de régimen. Capacidad de desagüe. Resalto hidráulico. Estructuras de disipación de energía.

Tema 10. Flujo en régimen uniforme con pérdidas, pérdidas continuas y localizadas

Flujo en régimen uniforme con pérdidas. Flujo normal. Fórmulas de flujo de Manning, Strickler y Chezy. Secciones hidráulicas simples. Secciones compuestas. Pérdidas localizadas. Estrechamientos. Elevaciones de solera. Desagüe por orificio y bajo compuerta. Vertederos. Medición de caudal.

Tema 11. Régimen gradualmente variado, curvas de remanso

Flujo en régimen gradualmente variado. Curvas de remanso en canal prismático. Tipos de curvas de remanso. Métodos de cálculo.

IV. FLUJO EN MEDIOS POROSOS

Tema 12. Flujo en medios porosos, hidráulica de pozos

Movimiento del agua subterránea. Permeabilidad. Ley de Darcy. Medios no isótropos. Acuífero libre y confinado. Ecuaciones de flujo. Fórmula de Dupuit. Redes de filtración. Teoría de potencial.

HIDROLOGÍA

Tema 1. Introducción y conceptos básicos

El ciclo hidrológico. Balance hidrológico. Cuenca hidrográfica.

Tema 2. El agua en la atmósfera

Estructura y características de la atmósfera. La radiación solar y terrestre. Humedad atmosférica. Circulación atmosférica. Masas de aire y frentes.

Tema 3. La precipitación

Definición y formación de la precipitación. Tipos de precipitación. Variabilidad temporal y espacial. Medición de la precipitación. Cálculo de la precipitación máxima diaria para un Tr. Precipitación media en la cuenca. Intensidad de lluvia. Curvas IDF. Tormenta de cálculo. Análisis de series de datos pluviométricos.

Tema 4. Evaporación y Evapotranspiración

Evaporación. Medida de la evaporación. Transpiración y Evapotranspiración. Métodos para estimación de la ETP.

Tema 5. Infiltración

Definiciones. Pérdidas. Proceso de infiltración. Métodos de cuantificación de abstracciones. Método del índice de curva (NC). Adaptación del método de NC a España (Po). Variables que intervienen en el NC y Po.

Tema 6. Escorrentía

Definiciones. Cuenca hidrológica. Hidrograma de una cuenca. Influencia de la cuenca en el hidrograma. Tiempo de concentración.

Tema 7. Medición de caudales

Medición nivel de agua superficial. Velocidad de flujo. Aforos. Curvas de gasto. Estaciones de aforo en España.

Tema 8. Cálculo de caudales de avenida

Generalidades, métodos de cálculo de caudales. Métodos empíricos. Método del hidrograma unitario. Hidrogramas sintéticos. Método racional. Métodos estadísticos. Modelos numéricos. Mapas de caudales máximos.

Tema 9. Análisis estadístico de avenidas

Generalidades. Periodo de retorno. Distribuciones estadísticas (variable discreta y continua). Análisis de valores extremos. Métodos de ajuste.

Tema 10. Tránsito de avenidas

Generalidades. Métodos hidrológicos. Laminación en un embalse. Laminación en un cauce. Métodos hidráulicos.

Tema 11. Cálculo de aportaciones

Conceptos básicos. Balance hidrológico. Modelos de transformación precipitación-aportación. Modelo de Témez.


ACTIVIDADES FORMATIVAS

La asignatura tiene 9 créditos (equivalentes a 90 horas) que se repartirán de la siguiente manera:

- 55% Hidráulica

- 45% Hidrología

Las clases se dividen en clases teóricas y pruebas de evaluación continua a lo largo del curso. Estas pruebas periódicas consistirán en la entrega de ejercicios propuestos en clase, en la realización de talleres supervisados donde se realizarán ejercicios en grupo, visitas a instalaciones y prácticas de laboratorio.


EVALUACIÓN

Para aprobar la asignatura se habrá de alcanzar una calificación de 5,0 en cada uno de los módulos en los que se divide la asignatura: Hidráulica e Hidrología.

La nota final de la asignatura Hidráulica e Hidrología se calculará de la siguiente forma:

- 55 % de la nota de Hidráulica

- 45 % de la nota de Hidrología

Por otro lado, cada parte de la asignatura tendrá una evaluación que se establecerá de la siguiente manera:

- 60 % de la nota final corresponderá al examen

- 40% de la nota final corresponderá a las pruebas periódicas de evaluación continua

Habrá dos exámenes parciales en cada uno de los dos módulos, más los exámenes de las convocatorias ordinaria y extraordinaria. Cada módulo se puede aprobar alcanzando una calificación mayor o igual a 5. La nota mínima de compensación de los exámenes parciales es de 4. La aprobación parcial de la asignatura se mantiene durante el año lectivo que se cursa.


NORMATIVA ESPECÍFICA

Instrucción de Carreteras 5.2-IC. Drenaje Superficial


METODOLOGIA

Chadwick, A., J. Morfett y M. Borthwick. “Hydraulics in civil and environmental engineering”. Ed. E & FN Spon. Londres, 1986.

Chow, V.T. “Hidráulica de canales abiertos”. Ed. McGraw-Hill. Bogotá, 1994.

Chow, V.T., D.R. Maidment y L.W. Mays. “Hidrología aplicada”. Ed. McGraw-Hill. Bogotá, 1994.

Franzini, J.B. y Finnemore E.J. “Mecánica de fluidos con aplicaciones en ingeniería”. Ed. McGraw-Hill. Madrid, 1999.

Llamas, J. “Hidrología general: Principios y aplicaciones”. Ed. Servicio editorial de la Universidad del País Vasco. Bilbao , 1993.

Maidment, D.R. “Handbook of hydrology”. Ed. McGraw-Hill. Nueva York, 1992.

Martínez Marín, E., “Hidrología Práctica”, Ed. Colegio de Caminos, Canales y Puertos, 2ª edición, 2005.

Ministerio de Medio Ambiente, “Libro blanco del agua en España”, Madrid, 2000.

Streeter, V., B. Wylie y K.W. Bedford. “Mecánica de fluidos”. Ed. McGraw-Hill. Bogotá, 2003.

Témez, J.R. “Hidráulica básica”. Ed. EUIT de Obras Públicas de la Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, 1960.


FECHA DE ÚLTIMA ACTUALIZACIÓN
Septiembre de 2010