Hidráulica Fluvial

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Civil ASIGNATURA: Hidráulica Fluvial

SEMESTRE:

Noveno

OBJETIVO GENERAL: El alumno evaluará las características principales de los ríos, su clasificación, sus problemas más frecuentes, el comportamiento hidrodinámico y diseñará obras fluviales como alternativas de solución en los diferentes problemas que se generan en los cauces, en un estudio de caso.

CONTENIDO SINTÉTICO: I II III IV V VI VII

Introducción a la hidráulica fluvial Características de los sedimentos Decantación y corrientes Cuantificación del transporte de sedimentos Socavación Obras de defensa Proyecto de obras fluviales

METODOLOGÍA: Búsqueda bibliográfica. Integración de equipos de trabajo en clase para la preparación y exposición de temas específicos asesorados por el profesor. Resolución de ejercicios por parte de los alumnos y asesorados por el profesor. Realización de prácticas de laboratorio y elaboración de reporte por parte de los alumnos. Realización de un proyecto específico de una problemática que se presenta en un río incluyendo estudios socio económico y técnico, presupuesto, planos y memoria de cálculo, por parte de los alumnos. Exposición ante pizarrón con apoyos didácticos por el profesor.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La evaluación será continua y consistirá en tres exámenes parciales escritos, para los dos primeros parciales, el examen tendrá un valor del 70% y el 30% restante consistirá en: entrega de reportes de prácticas de laboratorio, tareas, recopilación de información documental, exposición y trabajos en equipo, participación en clase, problemarios resueltos; para el tercer parcial el desarrollo de un proyecto correspondiente a la última unidad al que se le asignará el 70% y la entrega de planos del proyecto y trabajos extra clase le corresponderán el 30%.

BIBLIOGRAFÍA: Comisión Federal de Electricidad Hidráulica Fluvial Manual de Diseño Obras Civiles, Hidrotecnia A.2.11 1981, 150 págs. Comisión Nacional del Agua Manual de Ingeniería de Ríos, Origen y Propiedad de los Sedimentos capítulo 7 Comisión Nacional del Agua e Instituto de Ingeniería UNAM, 1993, México. 109 págs. P. Martín Vide, Juan Hidráulica Fluvial UPC, 1997, España, 204 págs.


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ESCUELA: Escuela Superior Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería Civil

de

Ingeniería

y

OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Hidráulica Fluvial SEMESTRE: Noveno CLAVE: OPTIX5304-3b CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Septiembre 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico – Práctica / Optativa I

MODALIDAD: ESCOLARIZADA.

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 3.0 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5

HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0

HORAS/TOTALES: 81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR:

Academia de Hidráulica REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar

Dr. Miguel Ángel Vergara Sánchez

Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. AUTORIZADO POR:


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 2

DE 11

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La hidráulica fluvial es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento natural de los ríos, la dinámica en qu son transportados los sedimentos que constituyen el cauce del mismo, así como los procesos de azolve; erosión además plantea técnicas para el diseño de obras de protección contra estos procesos. La formación del Ingeniero Civil requiere de una preparación en el área de la hidráulica fluvial para contribuir a l solución de los problemas fluviales en las diferentes regiones del país. Mediante ó a través de la hidráulica fluvial, e alumno conocerá el comportamiento de los ríos, el cálculo de gasto sólido, la estabilidad en el transporte d sedimentos, la socavación y la estabilidad fluvial. Así mismo, determinará los volúmenes de azolve para proyectos d presas, cálculo de protección de márgenes de ríos que sufren modificaciones sustanciales, principalmente con motiv de avenidas máximas extraordinarias. La asignatura tiene como antecedente: La Hidrología, la Topografía, Tuberías y Canales, Geotecnia. Sirve como base para los estudios y proyectos en la construcción de presas, obras de desvío, obras de toma, vía navegables, puentes y obras relacionadas con la hidráulica.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno evaluará las características principales de los ríos, su clasificación, sus problemas más frecuentes, e comportamiento hidrodinámico y diseñará obras fluviales como alternativas de solución en los diferentes problema que se generan en los cauces, en un estudio de caso.


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL No. UNIDAD

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 3

DE 11

NOMBRE: Introducción a la hidráulica fluvial

I

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará las características generales de los ríos, así como la importancia del comportamiento de los sedimentos que están presentes, tanto en el fondo como en suspensión.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC

1.1

Clasificación de los ríos

1.0

1.0

1.2

Morfología y dinámica de los cauces

1.5

1.0

1.3

Características fisiográficas de una cuenca

1.0

1.0

1.4

Importancia del estudio en los ríos

1.5

1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4

Datos hidrológicos en un río Estimación de registros hidrológicos Hidrógramas Métodos empíricos Métodos estadísticos Subtotal 5.0

1B, 2B, 3B, 4C y 6C

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno sobre los temas 1.1 y 1.5 y la realización de un resumen escrito que será entregado al profesor, el cual aclarará dudas. Elaboración de síntesis escrita por parte del alumno del tema expuesto por el profesor. Realización de trabajos extraclase por parte del alumno. Explicación por parte del profesor referente a los métodos empíricos y estadísticos de los datos hidrológicos en un río.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La primera evaluación parcial será de las unidades I, II y III. Examen escrito tendrá un valor 70% Participación en clase, tareas, recopilación de información documental, problemario resuelto, lo anterior tendrá un valor del 30%


SECRETAR A ACAD MICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL No. UNIDAD

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 4

DE 11

NOMBRE: Características de los sedimentos

II

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará las características de los sedimentos y el agua de que están compuestos los ríos y canales, desde su nacimiento hasta su desembocadura, y solucionará ejercicios de aplicación.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4

Propiedad de los sedimentos que forman un cauce Forma de las partículas Tamaño de las partículas Densidad Contenido de agua

1.5

2.2

Talud de equilibrio

3.0

2.3

Procedencia de los sedimentos

1.5

1.5

2.4

Velocidad de caída

1.5

1.5

2.5

Distribución granulométrica de los sedimentos

1.0

Subtotal 8.5


EC 1B, 2B, 3B, 4C, 5B y 9B

1.5

1.5

3.0

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental por parte del alumno de los temas 2.1 al 2.4 y realización de resumen escrito que será entregado al profesor, el cuál aclarará dudas. Discusión en clase bajo la coordinación del profesor. Elaboración de síntesis escrita por parte del alumno del tema expuesto por el profesor. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de trabajos extraclase por parte del alumno. Realización de práctica de laboratorio y reporte por parte de los alumnos asesorados por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La primera evaluación parcial será de las unidades I, II y III. Examen escrito tendrá un valor del 70%. Participación en clase, tareas, recopilación de información documental, problemario resuelto, práctica de laboratorio, lo anterior tendrá un valor del 30%.




CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 5

DE 11

NOMBRE: Decantación y corrientes

III

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la problemática originada en los cauces naturales y artificiales, por el efecto de corrientes en las diferentes zonas de su trayectoria y calculará el esfuerzo cortante de una corriente y sus efectos sobre los sedimentos del fondo de un cauce.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

3.1 3.1.1 3.1.2

Decantación Decantación material granular Decantación material cohesivo

3.0

1.0

3.2

Formas del fondo

1.5

1.0

3.3 3.3.1 3.3.2

Esfuerzo cortante producido por una corriente 1.5 Inicio de movimiento Inicio de movimiento de los sedimentos granulares bajo la acción de una corriente Inicio de movimiento de los sedimentos cohesivos bajo la acción de una corriente

3.3.3 3.4


EC 1.0

1B, 2B, 3B, 4C y 5B

1.5 1.0

Mecánica del transporte de sedimentos bajo la acción 1.5 de una corriente

1.0

1.5

Subtotal 7.5

4.0

4.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental y exposición por parte de los alumnos de los temas 3.1 a 3.4 asesorados por el profesor. Discusión en clase bajo la coordinación del profesor. Realización de trabajos extraclase por parte del alumno. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de práctica de laboratorio y reporte por parte de los alumnos asesorados por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La primera evaluación parcial será de las unidades I, II y III. Examen escrito tendrá un valor del 70%. Participación en clase, tareas, recopilación de información documental, práctica de laboratorio, problemario resuelto, lo anterior tendrá un valor del 30%.




CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 6

DE 11

NOMBRE: Cuantificación del transporte de sedimentos

IV

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los diferentes métodos de cuantificación del transporte de sedimentos y estabilidad en los cauces para resolver problemas específicos.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P


EC

4.1

Mecánica del transporte de sedimentos

1.5

4.2 4.2.1 4.2.2

Cuantificación del transporte de sedimentos Materiales granulares Materiales cohesivos

2.5

1.5

2.0

4.3 4.3.1 4.3.2

Ecuaciones de transporte de fondo Ecuación de Meyer-Peter y Müller Ecuación de Einstein-Brown

1.0 1.0 1.0

2.0 1.5 1.0

1.0

4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5

Cauces con arrastre Estabilidad de cauces Tipos de estabilidad Grados de libertad Gasto formativo Cauces estables

2.0

1.0

2.0

1.5

1.5

Subtotal 10.5

1.0

8.5

1B, 2B, 3B, 4C, 5B, 6C y 9B

6.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Participaciones y exposiciones en clase por el alumno, asesorados por el profesor. Indagación de conceptos por el alumno. Discusión en clase bajo la coordinación del profesor. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extraclase por parte de los alumnos. Realización de práctica de laboratorio y reporte por parte de los alumnos asesorados por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La segunda evaluación abarca las unidades IV, V y VI. Examen escrito con un valor del 70%, reporte de práctica de laboratorio, tareas, recopilación de información documental, exposición y trabajo en equipo, participación en clase, entrega de problemario y cuestionarios resueltos, lo anterior con un valor del 30%.




CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 7

DE 11

NOMBRE: Socavación

V

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará diferentes métodos para el cálculo de la socavación, en las diferentes obras de infraestructura que se construyen en ríos.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4

Socavación Socavación general Socavación transversal Socavación en curva Socavación local

5.2 5.2.1

Socavación al pie de obras de descarga Socavación bajo tuberías

P


EC

1.5 3.0

1B, 4C, 6C, 7C y 8C 2.0

2.0

2.5

2.0

2.0

Subtotal 7.0

4.0

4.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos por el alumno. Discusión en clase bajo la coordinación del profesor. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extraclase por parte de los alumnos. Realización de práctica de laboratorio y reporte por parte de los alumnos asesorados por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La segunda evaluación abarca las unidades IV, V y VI. Examen escrito con un valor del 70%, reporte de práctica de laboratorio, tareas, recopilación de información documental, participación en clase, entrega de problemario y cuestionarios resueltos, avance del proyecto, lo anterior con un valor del 30%.




CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 8

DE 11

NOMBRE: Obras de defensa

VI

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará las diferentes obras de defensa que se construyen en los ríos y resolverá problemas específicos.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P


EC

6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6

Obras de defensa en las márgenes de los ríos Obras de protección contra azolves y dragados Espigones Muros y diques longitudinales Gaviones Motas de materiales sueltos Otros materiales

1.5

1.5

1.0

1.5 1.0

1.5

1.0

6.2

Obras de dragado

3.0

6.3

Obras de defensa contra erosión local

6.4

Obras de protección contra inundaciones Subtotal 7.0

6C, 7C y 8C

1.0

3.0

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos por parte de los alumnos. Resolución de ejercicios en clase por parte de los alumnos coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extraclase por parte de los alumnos. Realización de práctica de laboratorio y reporte por parte de los alumnos asesorados por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La segunda evaluación abarca las unidades IV, V y VI. Examen escrito con un valor del 70%, reporte de práctica de laboratorio, tareas, recopilación de información documental, participación en clase, entrega de problemario y cuestionarios resueltos, avance del proyecto, lo anterior con un valor del 30%.


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL No. UNIDAD

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 9

DE 11

NOMBRE: Proyecto de obras fluviales

VII

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno desarrollará un proyecto en el cual identificará una problemática que se presente en un río y propondrá una solución.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

7.1

Estudio y proyecto de un río

7.2

Introducción

7.3

Diagnostico del problema

7.4

Contenido del proyecto

7.5 7.5.1 7.5.2

Datos del proyecto Memoria Planos

3.0

3.0

2.0

La tercera evaluación abarcará la unidad VII. 30%

2.0

3.0

1.5

3.0

Subtotal 8.5

4.5

8.0

Indagación de información por parte de los alumnos. Resolución de ejercicios en clase coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extra clase por parte de los alumnos. Realización de un proyecto de obras fluviales. Realización de un proyecto sobre hidráulica fluvial en un río.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

EC

3.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Desarrollo de un proyecto 70% Planos del proyecto y trabajos extra clase

P


4C, 6C, 7C y 8C


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 10

DE 11

RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

Las prácticas 1, 3 y 5 s realizarán en e laboratorio de Hidráulica.

1

Velocidad de caída

II

1.5

2

Solución de problemas

II

1.5

3

Inicio de movimiento

III

1.5

4


III

2.5

5

Transporte de sedimentos

IV

1.5

6


IV

7.0

7

Solución de socavación

de

V

4.0

8

Solución de problemas de obras de defensa

VI

3.0

9

Solución de problemas de proyecto de obras fluviales en un río

VII

4.5

Total

27.0

problemas

Las prácticas 2, 4, 6, 7, y 9 se realizarán en e aula.



ASIGNATURA: HIDRÁULICA FLUVIAL

CLAVE: OPTIX5304-3b

HOJA: 11

DE 11

PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Cada uno de los tres parciales se integrarán de la siguiente forma: 1er. parcial

I, II y III

2do. parcial

IV, V y VI

3er. parcial

VII

Para los dos primeros parciales: Examen escrito

70%

Entrega de reportes de prácticas, recopilación de información documental – exposició trabajos en equipos 30% Tercer parcial: Desarrollo de un proyecto

70%

Entrega de planos del proyecto y trabajos extra clase

CLAVE

B

1

X

Comisión Federal de Electricidad Hidráulica Fluvial Manual de Diseño Obras Civile Hidrotecnia A.2.11 1981, 150 págs.

2

X

Comisión Nacional del Agua Manual de Ingeniería de Ríos, Origen y Propiedad d los Sedimentos Capítulo 7 Comisión Nacional del Agua e Instituto de Ingenierí UNAM, 1993, México, 109 págs.

3

X

P. Martín Vide, Juan Hidráulica Fluvial UPC, 1997, España, 204 págs.

4 5

C

30%

X X

BIBLIOGRAFÍA

Aguilar Alcerrega, José Hidráulica Fluvial IPN, 1989, México, 125 págs. Maza Álvarez, José Transporte de Sedimentos, Capítulo 10 del Manual d Ingeniería de Ríos Instituto de Ingeniería de la UNAM, 1996, México, 531 págs.

6

X

Comisión Nacional del Agua Manual de Ingeniería de Ríos, Estudios Hidrológico para Obras de Protección, Capítulo 3 Comisión Nacional del Agua e Instituto d Ingeniería UNAM, 1993, México, 151 págs.

7

X

González del Tánago, Marta Restauración de Ríos y Riberas Politécnica de Madrid, 1992, España, 319 págs.

8

X

Flores Romay, José Reducción de la Socavación al pie de pilas de puente mediante el uso de rugosidad artificial IPN, 2002, 174 págs.

9

X

Universida

Maza Álvarez, José Antonio Transporte de Sedimentos Capítulo 10 Manual d Ingeniería de Ríos Instituto de Ingeniería UNAM, 1996, 531 págs.


SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Zacatenco CARRERA: ÁREA:

Ingeniería Civil

Noveno

SEMESTRE

BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA

ACADEMIA: Hidráulica

C. SOC. y HUM.

OTROS CURSOS

ASIGNATURA: Hidráulica Fluvial (Optativa I)

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Ingeniero Civil, con estudios de maestría o equivalente a dos años de experiencia en el área.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno evaluará las características principales de los ríos, su clasificación, sus problemas más frecuentes, el comportamiento hidrodinámico y diseñará obras fluviales como alternativas de solución en los diferentes problemas que se generan en los cauces, en un estudio de caso. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS

EXPERIENCIA PROFESIONAL Dominio de conocimientos Examen de oposición en la de Hidrología, Topografía, materia. Canales, Geología y Tener estudios de maestría. Geotecnia. Experiencia mínima de dos años en la docencia. Participante en proyectos de investigación en el área correspondiente.

ELABORÓ

HABILIDADES Facilidad de comunicación. Análisis y síntesis de los conocimientos. Creatividad. Realización y usos de materiales didácticos. Generar ambiente favorable al trabajo educativo. Solucionar problemas.

REVISÓ

ACTITUDES Responsabilidad compromiso en trabajo. Ética. Criterio. Superación docente profesional. Tolerancia en relación maestro alumno y respeto. Compromiso social.

y el

y la –

AUTORIZÓ

M. en C. Ma. del Rosario Mendoza González (T.M.) Ing. Jaime Miranda Rivera (T.V.) M. en C. Juan José Villalpando Cázares Dr. Miguel Ángel Vergara Sánch PRESIDENTES DE ACADEMIA

SUBDIRECTOR ACADÉMICO

DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA:

Septiembre 2006

Hidráulica Fluvial

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