Nombre: OBRAS HIDRÁULICAS
Código: 522103009
Carácter: Obligatoria
ECTS: 7.5
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 3º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: GUILLÉN LUDEÑA, SEBASTIÁN
Área de conocimiento: Ingeniería Hidráulica
Departamento: Ingeniería Minera y Civil
Teléfono: 968177700
Correo electrónico: sebastian.guillen@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias: Las tutorías se realizarán a demanda del estudiante mediante solicitud remitida al correo sebastian.guillen@upct.es
Titulaciones:
Doctor en Hidráulica y Medio Ambiente en la Universidad Politécnica Federal de Lausanne (SUIZA) - 2015
Ingeniero en de Caminos, Canales y Puertos en la Universidad Politécnica de Madrid (ESPAÑA) - 2006
Categoría profesional: Profesor Permanente Laboral
Nº de quinquenios: 1
Nº de sexenios: 1 de investigación
Curriculum Vitae: Perfil Completo
Responsable de los grupos: G1
Nombre y apellidos: CASTILLO ELSITDIÉ, LUIS GERARDO
Área de conocimiento: Ingeniería Hidráulica
Departamento: Ingeniería Minera y Civil
Teléfono: 968327012
Correo electrónico: luis.castillo@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
martes - 12:00 / 14:00
EDIFICIO ANEXO A MINAS, planta 1, Despacho A1.11
viernes - 12:00 / 14:00
EDIFICIO ANEXO A MINAS, planta 1, Despacho A1.11
Titulaciones:
Máster en Ciencia, Tecnología y Sociedad en la Universidad Autónoma de Madrid (ESPAÑA) - 1996
Doctor en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos en la Universidad Politécnica de Cataluña (ESPAÑA) - 1990
Graduado en Ingeniería Civil - Especializado en Ingeniería Hidráulica en la Universidad Central del Ecuador (ECUADOR) - 1985
Categoría profesional: Catedrático de Universidad
Nº de quinquenios: 5
Nº de sexenios: 3 de investigación
Curriculum Vitae: Perfil Completo
Nombre y apellidos: FERRAS SEGURA, DAVID
Área de conocimiento: Ingeniería Hidráulica
Departamento: Ingeniería Minera y Civil
Teléfono: 968325531
Correo electrónico: david.ferras@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias: Las tutorías se realizarán a demanda del estudiante mediante solicitud remitida al correo david.ferras@upct.es
Titulaciones:
Doctor en PhD in environmental and civil engineering en la Universidad Politécnica Federal de Lausanne (SUIZA) - 2016
Máster en Hydroinformatics and Water Management (Euroaquae Erasmus Joint Master MSc) en la Universidad Politécnica de Cataluña (ALEMANIA) - 2012
Ingeniero Técnico en Obras Públicas, esp. Hidraulica - Hidrología en la Universidad Politécnica de Cataluña (ESPAÑA) - 2006
Categoría profesional: Profesor Distinguido
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
[CB2 ]. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
[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.
[CG04 ]. Capacidad para proyectar, inspeccionar y dirigir obras, en su ámbito
[CG05 ]. Capacidad para el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos, en su ámbito.
[EH1 ]. Conocimiento y capacidad para proyectar y dimensionar obras e instalaciones hidráulicas, sistemas energéticos, aprovechamientos hidroeléctricos y planificación y gestión de recursos hidráulicos superficiales y subterráneos.
En esta asignatura se desarrolla la siguiente competencia:
EH1- Conocimiento y capacidad para proyectar y dimensionar obras e instalaciones hidráulicas, sistemas energéticos, aprovechamientos hidroeléctricos y planificación y gestión de recursos hidráulicos superficiales y subterráneos.
[CT15 ]. Aplicar a la práctica los conocimientos adquiridos NIVEL 3
1. Aplicar los conceptos básicos y la terminología propia de los elementos hidráulicos y estructurales que conforman los diferentes tipos de presas, la conducciones en presión y en lámina libre.
2. Utilizar los métodos de diseño y cálculo fundamentales.
3. Aplicar los diferentes índices de evaluación económica de proyectos.
4. Usar herramientas informáticas y software específico aplicado al análisis, cálculo y dimensionamiento.
5. Realizar el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos.
6. Integrar procedimientos, métodos, técnicas, etc. procedentes de distintas disciplinas.
Análisis funcional de las obras hidráulicas. Cuestiones generales sobre presas. Introducción al proyecto y construcción de presas de fábrica. Evaluación de proyectos de obras hidráulicas. Conducciones en presión: Tuberías. Conducciones en lámina libre: Canales.
I. ANÁLISIS FUNCIONAL DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS
1. El agua como recurso
2. Análisis funcional de las obras de regulación
3. Análisis funcional de las obras de transporte
II. CUESTIONES GENERALES SOBRE PRESAS
1. La concepción de la presa
2. Estudios previos de reconocimientos
III. PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE PRESAS DE FÁBRICA
1. Tipología de presas de fábrica
2. Cálculo de presas de fábrica
3. Construcción de presas de fábrica
IV. CONDUCCIONES EN PRESIÓN: TUBERÍAS
1. Cálculo técnico-económico
2. Proyecto y construcción de redes de tuberías
V. CONDUCCIONES EN LÁMINA LIBRE: CANALES
1. Cálculo de canales en régimen permanente
2. Diseño, proyecto, y construcción de canales
VI. EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE OBRAS HIDRÁULICAS
1. Análisis económico de la inversión
2. Dimensionamiento óptimo de proyectos
Prácticas de informática.
Se realizarán como mínimo dos prácticas en el aula con ayuda de un ordenador portátil. La temática se indicará con suficiente antelación.
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 en el apartado actúa sobre una emergencia, pestaña ¿guías técnicas¿, y en el que encontrarás 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 en el apartado actúa sobre una emergencia, 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.
I. FUNCTIONAL ANALYSIS OF HYDRAULIC STRUCTURES
1. Water as a resource
2. Functional analysis of regulation structures
3. Functional analysis of transport structures
II. GENERAL QUESTIONS ON DAMS
1. The conception of the dam
2. Previous survey studies
III. PROJECT AND CONSTRUCTION OF GRAVITY DAMS
1. Typology of gravity dams
2. Calculation of gravity dams
3. Construction of gravity dams
IV. PRESSURE FLOW: PIPELINES
1. Technical-economic design
2. Project and construction of piping networks
V. OPEN CHANNEL FLOW
1. Steady flow in open channels
2. Design, project and construction of channels
IV. EVALUATION OF HYDRAULIC STRUCTURES PROJECTS
1. Economic analysis of the investment
2. Optimum dimensioning of projects
Objetivos del aprendizaje detallados por unidades didácticas:
Unidad didáctica I: Análisis funcional de las obras hidráulicas.
Aprender, familiarizarse, diseñar calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: El agua como recurso. Las obras hidráulicas y el desarrollo: El agua y su utilización. Tipos de obras hidráulicas. Escasez del agua: Obras de uso múltiple. Tipos de usos: No Consuntivo y Consuntivos. Problemas ecológicos y medioambientales.
Etapas de desarrollo hidráulico. Cifras significativas de recursos hídricos. Estudios hidrológicos básicos. Aplicaciones datos básicos. Procedimientos operativos.
Análisis funcional de las obras de regulación. Regulación: Curva de diferencias de caudales acumulados. Cálculo del volumen de embalse. Simulación de explotación de un embalse: Garantía de servicio. Regulación numérica.
Análisis funcional de las obras de transporte. Cálculo de la capacidad de un canal: Cálculo de capacidad en sistemas no regulados. Cálculo de capacidad en sistemas regulados. Criterios generales sobre regulación: Curvas de regulación. Regulación anual. Regulación interanual o hiperanual. Generación de series aleatorias.
Unidad didáctica II: Cuestiones generales sobre presas
Aprender, familiarizarse, diseñar calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: La concepción de las presas. Ideas de presente y futuro sobre la finalidad de las presas: Regulación general y laminación. Cuestiones a considerar a propósito de las presas: Importancia técnica. Importancia económica y social. Efectos ambientales. Seguridad. Observación y vigilancia. Estudios previos de reconocimiento. La cerrada y el embalse: Estribos y cimientos de las presas. Impermeabilidad del embalse y de la cerrada. Estabilidad del vaso. Estudios geológicos. Estudios geofísicos. Ensayos in situ. Datos topográficos. Problemas inducidos por el embalse. Planteamiento general de los efectos de un embalse. Efectos directos de la inundación. La sedimentación en el embalse. Efectos en el hábitat. Efectos térmicos en el embalse. Estudios ecológicos. Seísmos inducidos por el embalse.
Unidad didáctica III: Cuestiones generales sobre presas
Introducción al proyecto y construcción de presas de fábrica Aprender, familiarizarse, diseñar calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: Tipología de presas de fábrica: Presas de gravedad. Presas de contrafuertes. Presas arco gravedad, Presas de bóvedas múltiples. Presas arco de doble curvatura o cúpula. Cálculo de presas de fábrica. Fuerzas actuantes: Peso propio. Empuje hidrostático. Presiones intersticiales y subpresión. Efectos térmicos. Seísmos. Empuje de sedimentos. Oleaje. Empuje del hielo. Combinación de solicitaciones: Combinación normal de solicitaciones. Combinación accidental de solicitaciones (Normal+1 accidental). Combinación extrema de solicitaciones (Normal + 2 accidenta, Normal + 1 extrema). Procedimiento operativo de cálculo de estabilidad de presas de gravedad. Construcción de presas de fábrica.
Unidad didáctica IV: Conducciones en presión: Tuberías
Aprender, familiarizarse, diseñar calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: Cálculo técnico-económico. Fundamentos hidráulicos de las conducciones a presión: Alturas piezométrica, totales y geométricas. Ecuaciones de pérdidas: flujo laminar, turbulento y crítico. Ecuación de Darcy-Weisbach. Teoría de la Capa Límite de Prandtl. Tuberías hidrodinámicamente lisas. Tuberías rugosas. Fórmula de Colebrook-White. Aproximación de Swamee. Diagrama de Moody. Rugosidad equivalente de tuberías comerciales. Envejecimiento de tuberías. Ejemplos de diseño. Pérdidas localizadas. Proyecto y construcción de redes de tuberías. Esfuerzos hidráulicos en tuberías. Esfuerzos en piezas especiales. Cálculo de anclajes. Presiones de trabajo, rotura, y nominal. Rasantes y zanjas. Problemas en trazado con perfil irregular. Cálculo de sifones. Acumulación de aire en las conducciones. Equipos de seguridad. Tipos de ventosas. Tipos de válvulas. Juntas y piezas especiales. Tipos de arquetas y su composición. Selección de tuberías. Depresiones y sobrepresiones producidas por el perfil del terreno. Cálculo del golpe de ariete en tuberías en presión: Descripción del fenómeno. Cálculo aproximado del golpe de ariete. Fórmulas de Joukowsky (Allievi) y Michaud. Cierre lento y cierre rápido. Tramificación de conducciones en función del timbraje. Planteamiento riguroso del problema del golpe de ariete. Método de las características. Dispositivos de protección contra los efectos de transitorios
hidráulicos: Dispositivos de acción directa. Dispositivos de acción indirecta.
Unidad didáctica V: Conducciones en lámina libre: Canales
Aprender, familiarizarse, diseñar, calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: Características generales. Principios básicos del flujo en canales abiertos. Tipos de canales. Clasificación de flujos. Cálculo del régimen permanente incluyendo estructuras de control y aforo. Proyecto y construcción de canales. Condicionantes del proyecto de un canal: Trazado. Pendiente. Revestimiento. Geometría de la sección. Drenaje. Obras especiales: Sifones. Acueducto. Túneles. Rápidas y Saltos. Revestimiento en canales: Necesidad y justificación. Condicionantes en el revestimiento. Canales no revestidos. Cauces erosionables.
Unidad didáctica VI: Evaluación de proyectos de obras hidráulicas
Aprender, familiarizarse, diseñar, calcular y desenvolverse con conceptos que incluyen: Análisis económico de la inversión. Conceptos básicos. Homogenización y transformación de flujos de dinero: Actualización de capitales. Anualización y capitalización de capitales. Dimensionamiento óptimo de proyectos: Técnicas de optimización. Función objetivo. Optimización técnica. Optimización productiva. Medidas para la comparación económica de proyectos. Principales indicadores para valoración económica de la inversión.: VAN, B/C TIR.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
Clase expositiva empleando el de método la lección. Explicación de los métodos de cálculo de presas y embalses.
Revisión de los conceptos tradicionales a los conocimientos de vanguardia. Análisis de distintas situaciones en un contexto
multidisciplinar.
Se resolverán problemas tipo y se analizarán casos prácticos multidisciplinares. Se enfatizará en el planteamiento, los métodos de resolución, la interpretación crítica de los resultados y sus limitaciones. Se dispondrá de algún tiempo para que el estudiante intente resolverlo, con posibilidad de participación activa a través de estudiantes voluntarios. Se propondrán problemas y/o casos
prácticos similares.
46
100
Clase en laboratorio: prácticas.
No se realizan prácticas de laboratorio. Se ha enviado un modifica para solucionarlo.
8
100
Tutorías
Resolución de dudas sobre teoría y ejercicios.
4
70
Clase en aula de informática: prácticas.
Aplicar los conceptos teóricos para la resolución de problemas con programas informáticos. Se realizará un seguimiento del manejo individual. Análisis crítico de los resultados obtenidos.
7
100
Clase en campo o aula abierta (visitas técnicas, conferencias, etc.)
En función de las posibilidades de cada curso, se plantearán visitas a obras o instalaciones cuya actividad esté relacionada con los contenidos de la asignatura.
8
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo.
Estudio individual o en grupo de teoría, ejercicios y casos prácticos. Realización de trabajos individuales:
- Informes de las prácticas descritas en 4.3.
146
0
Actividades de evaluación continua en horario lectivo.
Realización de dos (2) exámenes parciales.
6
100
Pruebas escritas/orales
A lo largo del curso académico se realizarán los siguientes exámenes escritos:
i) Un examen parcial a mitad del cuatrimestre que permitirá liberar la materia de las unidades didácticas I, II, y III. El examen estará compuesto por uno o varios ejercicios con cuestiones teóricas y casos prácticos. Para superar el examen y liberar el temario es necesario obtener una nota media igual o superior a 4.
ii) Un examen final en la convocatoria ordinaria que cubrirá toda la materia del curso. Este examen se dividirá en dos bloques con un peso del 50% cada uno, en el global del examen. El bloque I será relativo a las unidades didácticas I, II, y III, y el bloque II será relativo a las unidades didácticas IV, V, y VI. Cada bloque estará compuesto por uno o varios ejercicios con cuestiones teóricas y casos prácticos. Los alumnos que hayan superado el examen parcial solo tienen obligación de presentarse al bloque II; conservando la calificación obtenida en el parcial para el bloque I. Para superar el examen es necesario obtener una calificación global, considerando ambos bloques, igual o superior a 5. La calificación global del examen se obtendrá promediando las calificaciones del bloque I y del bloque II.
iii) Un examen final en la convocatoria extraordinaria que cubrirá toda la materia del curso. Este examen se dividirá en dos bloques con un peso del 50% cada uno, en el global del examen. El bloque I será relativo a las unidades didácticas I, II, y III, y el bloque II será relativo a las unidades didácticas IV, V, y VI. Cada bloque estará compuesto por uno o varios ejercicios con cuestiones teóricas y casos prácticos. Los alumnos podrán mantener la calificación de cada bloque obtenida en convocatorias anteriores, siempre que sea igual o superior a 4. Para superar el examen es necesario obtener una calificación global, considerando ambos bloques, igual o superior a 5. La calificación global del examen se obtendrá promediando las calificaciones del bloque I y del bloque II.
Para cada bloque, se considerará la calificación más alta obtenida en todas las convocatorias.
En estas pruebas se evalúan los siguientes resultados de aprendizaje:
1. Aplicar los conceptos básicos y la terminología propia de los elementos hidráulicos y estructurales que conforman las diferentes estructuras hidráulicas. Presas, canales, y conducciones en presión.
2. Utilizar los métodos de diseño y cálculo fundamentales
3. Aplicar los diferentes índices de evaluación económica de proyectos.
4. Realizar el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos.
En estas pruebas se valorará:
1. El conocimiento de los conceptos expuestos durante las clases de teoría y problemas.
2. El entendimiento del funcionamiento de los sistemas hidráulicos.
3. El conocimiento y manejo de las teorías y fórmulas de aplicación a los distintos sistemas hidráulicos.
4. La capacidad de resolución de ejercicios prácticos relacionados con la materia impartida.
5. La capacidad de síntesis, organización, y claridad en la exposición y redacción de los conceptos teóricos, así como la claridad en la presentación de los cálculos necesarios para la resolución de los ejercicios.
75 %
Evaluación de trabajos, informes, etc.
EJERCICIOS PROPUESTOS POR EL PROFESOR
Resolución en casa y entrega de ejercicios propuestos por el profesor para resolver en grupo e individualmente.
Evalúan, trabajo individual y en equipo así como habilidades. Revisión de los conceptos tradicionales a los conocimientos de vanguardia; análisis de distintas situaciones en un contexto multidisciplinar. Se evalúan todos los resultados del aprendizaje.
5 %
Evaluación de prácticas de laboratorio, prácticas en aula de informática o prácticas de campo
MEMORIA DE PRÁCTICAS
- Sistema y criterios de evaluación:
Resolución en casa y entrega de memorias de prácticas informáticas.
Evalúan habilidades y competencias. Se evalúan todos los resultados del aprendizaje.
20 %
Pruebas tipo test realizadas y corregidas en clase. Evalúan el progreso del aprendizaje. No se tiene en cuenta en la nota final.
La nota final de la asignatura se obtendrá como la media ponderada de las actividades de evaluación E1 x 0.75 + E2 x 0.05 + E3 x 0.20
Para superar la asignatura será necesario:
- Obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10 en los exámenes ordinario o extraordinario.
- Una nota final, considerando el resto de actividades de evaluación, igual o superior a 5.
Si la nota final de la asignatura fuera igual o superior a 5 puntos sobre 10, pero no se hubiera alcanzado el mínimo de 5 puntos en algún examen, la calificación final será de 4.5 SUSPENSO
Autor: Jansen, Robert B.
Título: Advanced dam engineering for design, construction, and rehabilitation
Editorial: Van Nostrand Reinhold
Fecha Publicación: 1988
ISBN: 0442243979
Autor: Vallarino Cánovas del Castillo, Eugenio
Título: Tratado básico de presas
Editorial: Colegio de Ingenieros de Caminos, canales y puertos
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 8438003125
Autor: Granados, Alfredo
Título: Problemas de obras hidráulicas
Editorial: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos
Fecha Publicación: 1999
ISBN: 8438000908
Autor: BOR. United States Departament of the Interior
Título: Design of small dams
Editorial: Bureau of Reclamation
Fecha Publicación: 1987
ISBN:
Autor: Comité Nacional Español de Grandes presas
Título: Aliviaderos y Desagües. Guías Técnicas de Seguridad de Presas. Nº 5
Editorial: CNEGP
Fecha Publicación: 1997
ISBN:
Autor: P. Novak
Título: Hydraulic Structures
Editorial: Unwin Hyman Ltd.
Fecha Publicación: 1989
ISBN:
Autor: Luis G. Castillo E.
Título: Apuntes de las Asignaturas de Obras y Aprovechamientos Hidráulicos
Editorial: Repografía UPCT
Fecha Publicación: 2002
ISBN:
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: Mendiluce Rosich, Enrique
Título: El golpe de ariete en impulsiones
Editorial: Bellisco
Fecha Publicación: 1987
ISBN: 8485198182
Autor: Linsley, Ray K.
Título: Water-resources engineering
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 1992
ISBN: 0070380104
Autor:
Título: Transitorios y oscilaciones en sistemas hidráulicos a presión
Editorial: Unidad Docente Mecánica de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia
Fecha Publicación: 1995
ISBN: 8460091465
Autor: Chow, Ven Te
Título: Hidráulica de canales abiertos
Editorial: McGraw- Hill
Fecha Publicación: 1994
ISBN: 9586002284
- 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
- Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos: http://www.usace.army.mil/Pages/default.aspx
- Organismo de Gestión del Agua del Oeste de los Estados Unidos BOR: http://www.usbr.gov/
- Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos EPA: http://www.epa.gov/
- Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de España: http://www.ciccp.es/
- Asociación Americana de Ingenieros Civiles ASCE: http://www.asce.org/