Nombre: HIDRÁULICA I
Código: 522102007
Carácter: Obligatoria
ECTS: 4.5
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 2º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: PÉREZ DE LA CRUZ, FRANCISCO JAVIER
Área de conocimiento: Ingeniería Hidráulica
Departamento: Ingeniería Minera y Civil
Teléfono: 868071235
Correo electrónico: javier.cruz@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
lunes - 10:00 / 13:00
EDIFICIO DE LA ETSINO Y LA EICM, planta 1, Despacho A.1.05
jueves - 16:00 / 19:00
EDIFICIO DE LA ETSINO Y LA EICM, planta 1, Despacho A.1.05
También se podrán solicitar tutorías mediante correo electrónico (javier.cruz@upct.es) o a través de la plataforma Teams
Titulaciones:
Doctor en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos en la Universidad de Alicante (ESPAÑA) - 2020
Categoría profesional: Profesor Asociado
Nº de quinquenios: No procede por el tipo de figura docente
Nº de sexenios: No procede por el tipo de figura docente
Curriculum Vitae: Perfil Completo
[CB5 ]. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
[CG01 ]. Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.
[C07 ]. Conocimiento de los conceptos y los aspectos técnicos vinculados a los sistemas de conducciones, tanto en presión como en lámina libre.
[CT08 ]. Aprender de forma autónoma NIVEL 2
Formular las ecuaciones básicas de la Física aplicándolas a la Hidráulica tanto en su forma integral como diferencial, entendiendo los esfuerzos que se producen en el medio y empleándolas para resolver problemas.
Aplicar el análisis dimensional a la hidráulica.
Calcular y manejar distintos tipos de flujo laminar y turbulento, incluyendo el fenómeno o teoría de la capa límite.
Calcular en conducciones forzadas, conociendo el rol en las mismas de las máquinas hidráulicas (bombas y turbinas) en dichos sistemas.
Utilizar todos los aprendizajes anteriores, y otros derivados adquiridos de forma autónoma, para la resolución de problemas aplicados de ingeniería
Introducción a la hidráulica. Hidrostática. Ecuaciones fundamentales. Análisis dimensional y semejanza: introducción a la experimentación con modelos. Flujo laminar y turbulento.Flujo de fluidos en conducciones forzadas. Introducción a las máquinas hidráulicas.<br>
U.D. 1. Introducción a la hidráulica
T1.1. Introducción a la hidráulica. Cinemática.
U.D. 2. Ecuaciones de la hidrodinámica (Navier-Stokes)
T2.1. Ecuación de continuidad.
T2.2. Ecuación de cantidad de movimiento.
T2.3. Condiciones de contorno
T2.4. Ley de Navier-Poisson, viscosidad.
T2.5. Fuerzas volumétricas y superficiales. Fuerzas superficiales sobre un sólido.
U.D. 3. Hidrostática
T3.1. Ecuaciones de la hidrostática. Manómetros. Campos de presiones. Fuerza y par sobre superficies.
U.D. 4. Análisis dimensional y semejanza física.
T4.1. Análisis dimensional y semejanza física. Teorema de Pi. Números adimensionales en la Hidráulica. Número de Reynolds. Semejanza parcial.
U.D. 5. Flujo laminar
T5.1. Movimiento unidireccional de líquidos
T5.2. Flujo de Couette, Hagen-Pouiseuille, ...
U.D. 6. Flujo ideal
T6.1. Ecuaciones de Euler. Ecuación de Bernouilli.
U.D. 7. Flujo turbulento
T7.1. Introducción a la turbulencia.
T7.2. Movimiento cuasiunidireccional
T7.3. Capa límite.
U.D. 8. Flujo en conductos
T8.1. Resistencia al flujo en conductos en presión
T8.2. Flujo permanente de fluidos en conducciones forzadas
T8.3. Introducción a máquinas hidráulicas.
Balanza hidrostática
- Cálculo y medida experimental de fuerzas y pares creados por el agua en una balanza hidrostática.
Impacto de chorros sobre superficies
- Cálculo mediante las ecuaciones integrales de la cantidad de movimiento y medida experimental de fuerzas provocadas por el impacto de chorros sobre distintas formas geométricas.
Descarga horizontal por orificios
Cálculo teórico y medición experimental de descarga por orificios. Estimación de coeficientes de descarga.
Teorema de Bernouilli
- Comprobación experimental del teorema de Bernouilli. - Medida de la velocidad mediante un tubo de pitot. - Medición de caudal mediante un Venturi.
Pérdidas de carga
Cálculo teórico y experimental de pérdidas primarias y secundarias en una instalación de flujo en presión. Ajuste experimental de las constantes de pérdidas secundarias de distintos elementos.
Prácticas en aula de informática
- Resolución de problemas mediante GNU Octave/Matlab. - Resolución de problemas de flujo en presión mediante EPANET. - Introducción al cálculo de redes ramificadas mediante EPANET.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
1. Introduction to Hydraulics
Introduction to Hydraulics. Concept of a fluid.
Eulerian and Lagrangian definitions of a vector field.
2. Hydrodynamics: Navier-Stokes' equations
Continuity equation.
Linear Momentum equation.
Navier-Poisson law, viscosity.
Volumetric and superficial forces.
Boundary conditions.
3. Hydrostatics
Equilibrium of a fluid element.
Pressure distribution.
Manometers.
Hydrostatic Forces on Surfaces.
4. Hydraulic similitude
Dimensional analysis. Pi theorem. Dimensionless numbers in Hydraulics. Reynolds
number. Partial similitude.
5. Laminar flow
- Unidirectional flow.
- Couette flow, Hagen-Pouiseuille flow, ...
6. Ideal (frictionless) flow
- Euler equations. Bernouilli equations.
7. Turbulent flow
- Introduction to turbulence.
- Quasi-unidirectional flow.
- Boundary layer.
8. Pipe flow
- Resistance to flow in a pipe.
- Steady flow in pipes.
- Introduction to hydraulic machines (pumps and turbines).
Hydraulics laboratory and computer aided classes
Clases de teoría, problemas o casos prácticos
Se emplean dos metodologías:
- Clase expositiva empleando el método de la lección con apoyo de TICs
Clase expositiva empleando el método de la lección magistral. Se desarrollan los contenidos teóricos de la asignatura, resolviendo las dudas planteadas por los estudiantes. Las clases se apoyan en los apuntes y vídeos proporcionados en Aula Virtual, así como en la bibliografía recomendada. El trabajo presencial del estudiante consiste en la participación activa (apuntes, dudas, etc.).
- Aprendizaje basado en resolución de problemas y/o casos prácticos
Se plantean y resuelven problemas. En estas clases se siguen distintas metodologías que abarcan desde la resolución mediante clase magistral, especialmente en las primeras sesiones, a otras más participativas en las cuales se resuelve el problema colectivamente, se plantea para continuarlo en casa y verlo resuelto en la sesión siguiente, o incluso se proponen ejercicios entregables para ser entregados por los estudiantes. En algunos casos, también se apoya la resolución en herramientas informáticas como Matlab o GNU/Octave para reforzar el aprendizaje en asignaturas anteriores. El trabajo presencial del estudiante consiste en la participación activa, planteamiento de dudas, y en su caso, la resolución y discusión de ejercicios.
27
100
Prácticas de laboratorio, aula de informática o campo
Contiene dos tipos de actividades prácticas:
- Prácticas en laboratorio
Se realizarán las prácticas de laboratorio definidas en el programa de la asignatura. Se plantearán los objetivos y el estudiante deberá resolver los problemas planteados tomando las medidas necesarias. El trabajo presencial del estudiante consistirá en la discusión, planteamiento de dudas y resolución de las prácticas. El trabajo no presencial consistirá en la elaboración de una memoria de prácticas.
- Prácticas con ordenador en aula de informática.
Incluirá la resolución de problemas de la asignatura y representación gráfica de soluciones apoyados en Matlab o GNU Octave. También se resolverán problemas de flujo en presión utilizando el "software libre" EPANET. El trabajo del estudiante consiste en organizar y planificar su trabajo de forma autónoma para la realización de los problemas planteados y el planteamiento de dudas.
8
100
Tutorías
Resolución de dudas sobre los contenidos, las actividades formativas o de evaluación. Presencial: Resolución de dudas en tutorías (presencial o mediante videoconferencia). No presencial: Planteamiento y resolución de dudas mediante correo electrónico.
5
50
Preparación/exposición de trabajos, informes, etc.
La parte no presencial incluye el trabajo autónomo para desarrollar los informes y trabajos solicitados, en coordinación con el estudio individual de la materia. La parte presencial incluiría la presentación de alguno de los trabajos desarrollados.
10
8
Asistencia a seminarios, conferencias, jornadas, visitas técnicas, etc.
Participación en algún seminario o conferencia relacionado organizado por el centro durante la impartición de la asignatura. En el caso de no celebrarse, o de tener una menor duración, las horas "sobrantes" se integrarían en la actividad de prácticas de laboratorio o informáticas.
6
100
Estudio individual
Estudio autónomo por parte del estudiante, incluye el estudio de la materia, la comprensión de los ejercicios desarrollados y, en algunos casos, la consulta bibliográfica como apoyo al estudio.
75
0
Actividades de evaluación formativas y sumativas
Horas dedicadas a la realización de parciales dentro del sistema de evaluación continua.
4
100
Pruebas escritas/orales
Dos actividades de evaluación distintas:
* Examen 1 (35%).
Evalúan conocimientos teóricos y prácticos. Se valora la capacidad de resolver ejercicios prácticos o teórico prácticos y la capacidad de adaptación a nuevas situaciones (RA1, RA2 y RA5). Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 4 sobre 10 en la nota.
* Examen 2 (35%).
Evalúan conocimientos teóricos y prácticos. Se valora la capacidad de resolver ejercicios prácticos o teórico prácticos y la capacidad de adaptación a nuevas situaciones (RA1, RA3, RA4 y RA5). Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 4 sobre 10 en la nota el parcial.
70 %
Evaluación de trabajos, informes, etc.
Incluye la realización y entrega de ejercicios propuestos durante el curso y/o de informes que pueden ampliar lo realizado en prácticas. La evaluación se apoya en rúbricas de corrección. Se evalúan todos los resultados del aprendizaje.
10 %
Evaluación de prácticas de laboratorio, prácticas en aula de informática o prácticas de campo
Incluye la realización, redacción, y en su caso, defensa de informes de prácticas de laboratorio e informáticas. La evaluación se apoya en rúbricas de corrección. Se evalúan todos los resultados del aprendizaje. Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 3 sobre 10 en la nota.
20 %
Pruebas escritas/orales
Se divide en tres partes tipo examen (aunque como se comenta algunas pueden estar ya evaluadas en el Sistema de Evaluación Continua):
* Examen oficial parte 1 (35%) min. 4
Evalúan conocimientos teóricos y prácticos. Se valora la capacidad de resolver ejercicios prácticos o teórico prácticos y la capacidad de adaptación a nuevas situaciones (RA1, RA2 y RA5). Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 4 sobre 10 en la nota. Se conservará la nota de pruebas anteriores si el estudiante superó la nota mínima y no se presenta a la prueba.
* Examen oficial parte 2 (35%) min. 4
Evalúan conocimientos teóricos y prácticos. Se valora la capacidad de resolver ejercicios prácticos o teórico prácticos y la capacidad de adaptación a nuevas situaciones (RA1, RA3, RA4 y RA5). Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 4 sobre 10 en la nota. Se conservará la nota de pruebas anteriores si el estudiante superó la nota mínima y no se presenta a la prueba.
* Examen de prácticas (30%)
Se puede conservar aquí la nota completa del Sistema de Evaluación Continua correspondiente a las actividades de evaluación que no eran tipo examen o realizar el examen de prácticas, que podrá constar de dos partes separadas (informática y laboratorio). La primera parte evaluaría principalmente los RA4 y RA5, mientras que la segunda podría abordar los resultados RA1-RA4. Para superar la actividad de evaluación se deberá tener un mínimo de 3 sobre 10 en la nota.
100 %
Autor: por lo que se ha introducido en el de complementaria
Título: La aplicación ha fallado encontrando la bibliografía en el apartado de bibliografía básica
Editorial: y a su vez la complementaria se introduce en el apartado siguiente que es abierto
Fecha Publicación:
ISBN:
Autor: Arregui de la Cruz, Franciso Javier
Título: Apuntes de mecánica de fluidos
Editorial: UPV
Fecha Publicación: 2017
ISBN: 9788490483596
Autor: Rossmann, Lewis A.
Título: Epanet 2 users manual
Editorial: U.S. Environmental Protection Agency. Office of Research and Development. National Risk Management Research Laboratory,
Fecha Publicación: 2000
ISBN: 9781288682331
Autor: , , y otros
Título: Ingeniería fluidomecánica
Editorial: Universidad Carlos III
Fecha Publicación: 2012
ISBN: 9788497329040
Autor: Sotelo Avila, Gilberto
Título: Hidráulica general
Editorial: Limusa
Fecha Publicación: 1999
ISBN: 96818050381
Autor: White, Frank M.
Título: Mecánica de fluidos
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 2008
ISBN: 9788448166038
Por error en la aplicación la bibliografía básica está en el apartado de complementaria, por lo que aquí incluyo la complementaria:
Autor: Frénch, Richard H.
Título: Hidráulica de canales abiertos
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 1988
ISBN: 0070221340
Autor: Henderson, F. M.
Título: Open channel flow
Editorial: New York [etc.] : MacMillan [etc.],
Fecha Publicación: 1966
ISBN: 0023535105
Autor: Feynman, Richard P.
Título: Física: Feynman
Editorial: Pearson Education
Fecha Publicación: 1998-2000
ISBN: 96844438623
Autor: ALSP y CMB
Título: Mecánica de Fluidos: Parte I y II
Editorial: UC3M y UJAEN
Fecha Publicación: 2005
ISBN:
Autor: A. Crespo
Título: Mecánica de Fluidos
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 8497322924
Recursos en red y otros recursos:
Grupo de I+D+i en Ingeniería Hidráulica, Marítima y Medio Ambiental Hidr@m: www.upct.es/hidrom
Red de Laboratorios de Hidráulica de España RLHE: www.rlhe.es/
Asociación Internacional de Ingeniería Hidráulica e Investigación IAHR: http://www.iahr.net/site/index.html