Silabos de Fluidos II

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGICA Y CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

I.-

SILABO DEL CURSO DE MECANICA DE FLUIDOS II (IC – 348) DATOS GENERALES 1.1

Facultad

:

Ingeniería de Minas Geología y Civil

1.2 1.2

Depa De part rtam amen ento to Ac Acad adém émic icoo

:

Inge Ingeni nier ería ía de Mina Minass y Civi Civill

1.3 1.3

Escu Escuel elaa Prof Profes esio iona nall

:

Inge Ingeni nier ería ía Civi Civill

1.4

Semestre Académico

:

2016-II

1.5

Plan de Estudios

:

2,004

1.6

Nombre de la Asignatura

:

Mecánica de Fluidos II

1.7

Sigla

:

IC – 348

1.8

Requisitos

:

IC – 347

1.8

Duración

:

17 semanas

1.9

Periodo de inicio y término :

Del 18 de Setiembre al 13 de Enero

1.10

Docente Responsable

Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado [email protected] RPM #996980840 RPC 982730131

1.11 1.11

N° de Ho Hora rass de de cla clase sess sem seman anal ales es 1.11.1 Teóricos : 1.11.2 Práctica :

03 02

Lugar 1.12.1 Te Teoría 1.12.2 Práctica

: :

Aula H-216 Aula H-216

Horario 1.13.1 1.13.2 1.13.3

: : :

Lunes Miercoles Viernes

1.12

1.12

II.-

:

de 9.00a.m. – 11.00a.m. de 7.00a.m. – 9.00a.m. de 9.00a.m. – 10.00a.m.

SUMILLA

2.1 Conocimientos previos. Asignaturas que debe haber cursado previamente: Mecánica de Fluidos I, Física II, Dinámica y Matemáticas IV. 2.2 Otros resultados de aprendizaje necesarios. Todos los conceptos básicos relacionados con las matemáticas, física, mecánica de los fluidos I, estática y dinámica, además de conocimientos básicos de informática a nivel de usuario.

2.3 Naturaleza: Teórico - práctico. 2.4 Propósito: Que los alumnos sean capaces de realizar diseños de redes de tuberías y canales, así como obtener criterio de diseño de estructuras hidráulicas. 2.5 Contenido: Descarga de orificios y boquillas. Descarga sumergida de orificios y boquillas. Medidores por orificio. Flujo en Vertederos. Sistema de Tuberías. Método de Hardy Cross. FLUJO EN CANALES ABIERTOS Y SU CLASIFICACION: Descripción. Estado de flujo. Régimen de flujo. CANALES ABIERTOS Y SUS PROPIEDADES: Clases de canales abiertos. Geometría del canal. Elementos geométricos de una sección de canal. Distribución de velocidades en una sección de canal. Distribución de presiones en una sección del canal. PRINCIPIO DE ENERGIA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO: Energía de flujo en canales abiertos. Definición de energía específica. Flujo subcrítico, crítico y supercrítico. Condición de flujo crítico. Accesibilidad y controles. Definición de cantidad de movimiento. Flujo crítico: cálculo y aplicaciones. CONCEPTOS DE FLUJO UNIFORME: Establecimiento de flujo uniforme. La ecuación de Chezy y Manning. Estimación del coeficiente de resistencia. CALCULO DEL FLUJO UNIFORME: Cálculo del tirante y velocidad normal. Pendiente normal y crítica. Aplicación práctica de los conceptos de flujo uniforme. DISEÑO DE CANALES: Diseño de canales revestidos. Diseño de canales no revestidos. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO: Suposiciones básicas y la ecuación de flujo gradualmente variado. Métodos de cálculo. MEDICION DEL FLUJO: Aparatos y procedimientos para aforo de corrientes. Estructuras de aforo: Vertederos. Estructura de aforo: Medidores de Régimen crítico. FLUJO RAPIDAMENTE VARIADO. Características del flujo. Resalto hidráulico. Flujo bajo compuertas. Cálculo de flujo variado (no uniforme). Diseño hidráulico de estructuras.

III. FUNDAMENTACION El curso de Mecánica de Fluidos II, participa en la formación del profesional en ingeniería Civil, impartiendo conocimientos básicos de la hidráulica, que fomentan el desarrollo de capacidades y aptitudes orientadas a diseño de redes de tuberías, canales, para lo cual se tendrá los conceptos de flujo en tuberías y canales. El objetivo del curso es impartir conocimientos básicos necesarios para que el estudiante esté capacitado en realizar diseños de redes de tuberías y canales y obtener criterios de diseño de estructuras hidráulicas y permitir desarrollar diferentes proyectos hidráulicos. IV. COMPETENCIAS ASIGNADAS Y NIVEL DE ADQUISICIÓN 4.1. COMPETENCIAS TRANSVERSALES/GENÉRICAS: 1. Identifica el carácter científico experimental de la mecánica de fluidos y valora el rigor y objetividad de la disciplina. 2. Opera con ecuaciones, herramientas matemáticas básicas en el estudio de la mecánica de fluidos. 3. Analiza las leyes fundamentales de la mecánica de fluidos y las aplica a situaciones problemáticas específicas con rigurosidad. 4.- Analiza los efectos de los fluidos al estar en movimiento. 5. Opera con ecuaciones, herramientas matemáticas y el estudio hidráulica de tuberías y canales. 6. Analiza las leyes fundamentales de la hidráulica y las aplica a situaciones problemáticas específicas con rigurosidad. 7.- Trabajo en equipo: el ejercicio de la profesión de cualquier ingeniero en el ámbito que sea, y especialmente en Ingeniería Civil requiere del trabajo eficaz en equipo donde todos sus integrantes influyen en el resultado final de ese trabajo.

4.2. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS: a) Definir de manera clara los fluidos y relacionarlos con sus parámetros físicos. b) Estudiar y analizar la descarga del líquido por orificios, boquillas, vertederos y medidores de caudal. c) Diseñar canales erosionables y no erosionables y analizar los efectos en estas por el fluido. d) Se analiza el flujo gradualmente variado, rápidamente variado y la energía específica. e) Estudiar el diseño las principales estructuras hidráulicas.

Competencias Asignadas y Nivel de Adquisición CODIGO COMPETENCIA CE 1 Conocimiento y capacidad de aplicación de los conceptos y metodologías de la hidráulica, capacidad de desarrollar ejercicios aplicativos a mecánica de fluidos II, respeta opiniones de sus compañeros, asiste a clases con puntualidad, participa en forma activa. CE 2 Conocimiento y capacidad de aplicación de los conceptos de hidráulica de tuberías y canales, saber utilizar software, que fundamentan, complementan y potencian las técnicas de diseño de redes de tuberías y canales. CT 1 Capacidad de actuar con efectividad como miembro de equipos interdisciplinares. Polivalencia y capacidad de aprendizaje autónomo. CT 2 CT 3 Capacidad de diseñar redes de tuberías y canales y criterio de diseño de estructuras hidráulicas. V. RECURSOS DIDÁCTICO Para la consulta de la bibliografía especializada se cuenta con la Biblioteca Central de la Universidad y la Biblioteca especializada de la Escuela de Ingeniería Civil, proyectores multimedia en aulas de clase, pizarra, apuntes y artículos que serán proporcionados a los alumnos en clases, sala de cómputo, laboratorio de hidráulica de la UNSCH, visitas a campo como: infraestructuras del proyecto río Cachi, ríos, canales. VI.- PROGRAMACION DE CONTENIDOS UNIDAD DE APRENDIZAJE CAPACIDADES SEM SESION CONTENIDOS A ES CONCEPTUAL PROCEDIMENTAL ACTITUCIONAL

UNI D A N D A S

1 y 2 1,2, 3, 4, 5y6

Descarga de líquidos por orificios, boquillas y vertederos.

Introducción a la mecánicas de los fluidos II. Analizar la descarga por orificios, boquillas y vertederos. Visita a proyecto río Cachi

3 y 4 7,8 , 9,10,11 y 12

Movimiento uniforme en tuberías

Efectos de la viscosidad, efectos de la gravedad, distribución de velocidades y velocidad media para canales y tuberías en flujo laminar Distribución de velocidades y velocidad media para en flujo turbulento en contorno hidráulicamente liso para canales y tuberías.

I

II

Expresa sus conocimientos aprendidos en mecánica de fluidos I y relaciona con el quehacer cotidiano. Participa en el desarrollo de estos conocimientos mediante la visualización y experimentación Expresa resultados de los cálculos con fines de su aplicación de la hidráulica en tuberías y canales. Participa en el desarrollo de estos conocimientos formulando los criterios básicos del manejo de los fluidos en condiciones de movimiento.

5 y 6 13,14, Flujo 15,16,17 permanente en y 18 tuberías

III

7 y 8 19, 20, Flujo 21,22,23 permanente en y 24 canales.

IV

9 10 y 11

25, 26 y 27 28, 29, 30,31, 32 y 33

V

Evaluación Parcial Energía Específica y Momento en canales

distribución de velocidades y velocidad media para en flujo turbulento en contorno hidráulicamente rugoso para canales y tuberías. Ecuaciones de Chezy y Darcy. Primera Práctica Calificada Pérdida de cargas por fricción, Abaco de Moody, variación de la rugosidad con el tiempo, día metro comercial de tuberías, diseño de tuberías, diámetro mas económico. Diseño de redes de tuberías (método de Hardy – Cross y método de linealización), introducción del Water Cad: uso programa de computo .

Reflexiona y contribuye en la toma de decisiones relacionándolos con los diferentes problemas dados. Respeta opiniones de sus compañeros y trabaja en equipo. Asiste a clases con puntualidad Participa en forma Activa, desarrolla los ejercicios propuestos. Participa en grupo para investigar los casos propuestos. Capacidad de desarrollar ejercicios aplicativos a canales abiertos. Respeta opiniones de sus compañeros y trabaja en equipo. Asiste a clases con puntualidad Participa en forma Activa

Flujo en canal abierto y sus clasificaciones, Determinación del caudal, coeficiente de Bousinesq y coeficiente de Coriolis por métodos de Harlacher y O´brien Jonson Formulas en canales, canales de rugosidad compuesta, sección de máxima eficiencia hidráulica, Diseño de canales para flujo uniforme: canales erosionables, canales no erosionables, uso de programas de cómputo. Segunda Práctica Calificada Examen Parcial Capacidad de desarrollar ejercicios Energía en escurrimientos Capacidad de de desarrollar en canal abierto. Energía ejercicios del tema de específica, energía mínima canales abiertos. Fuerzas específicas Tirante crítico, resalto hidráulico y tirantes conjugados, Ecuación de la cantidad de movimiento, uso de programas de cómputo de H canales.

12 y 13

VI

14, 15 y 16

VII

17

34, 35, 36, 37, 38 y 39

Flujo Flujo gradualmente variado, permanente y no clasificación y permanente en características de los canales perfiles longitudinales , método de análisis de los perfiles de flujo. Flujo rápidamente variado, uso de programas de cómputo. Tercera Práctica Calificada 40, 41, Diseño Presa derivadora o 42,43,44 hidráulico de bocatoma: altura de barraje, y 45 estructuras. forma de la cresta del barraje, longitud del barraje, capacidad de descarga del vertedero , tirantes en el barraje y colchón disipador. Desarenador: Ecuaciones básicas para el diseño, diámetro de las partículas por eliminar; Estructura de control: vertederos, medidor Parschall, Estructuras para cruzar depresiones y vías de comunicación: Acueductos, sifón invertido y alcantarillas; Estructuras de pendientes fuertes: diseño hidráulico de la rápida. Cuarta Práctica Calificada 49, 50 y Evaluación Final Examen final y 51 exposiciones de trabajos

Participa desarrollando las ecuaciones matemáticas que describen el movimiento de un fluido. Capacidad de desarrollar ejercicios de flujo gradualmente variado y rápidamente variado.

Obtener nociones de diseño hidráulico de estructuras.

Capacidad de desarrollar ejercicios y aplicarlo a la práctica

VII.- PROGRAMACION DE ACTIVIDADES Clases teóricas FECHAS TEMA ACTIVIDADES 18/09/17 CAPITULO I.- INTRODUCTORIO Diálogo 23/09/17 CAPITULO II.- DESCARGA DE ORIFICIO, Exposición de BOQUILLAS Y VERTEDEROS conceptos. Descarga a Través de Orificios: Coeficiente Casos de de velocidad, coeficiente de contracción, aplicación coeficiente de carga o descarga, velocidad de Ejercicios descarga en orificio sumergido, orificios verticales grandes comparados con su carga, trayectoria de una vena líquida 25/09/17 Tiempo de vaciado, depósitos limitados Diálogo 30/09/17 comunicantes, descarga variable y Exposición de alimentación constante; Descarga a través de Conceptos boquillas: Boquilla re entrante de borda, Casos de tronco cónica; Vertederos: Pared delgada y aplicación. pared gruesa. Medidores Parshall. Visita de campo VISITA AL PROYECTO RIO CACHI Ejemplos 02/10/17 CAPITULO III.MOVIMIENTO Diálogo 

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RESPONSABLE Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado

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Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado

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Ing. Jaime Leonardo

07/10/17

UNIFORME EN TUBERIAS Y CANALES Exposición de Efectos de la viscosidad, efectos de la conceptos. gravedad, distribución de velocidades y Relaciones velocidad media para canales y tuberías en matemáticas. flujo laminar. Evaluación. Distribución de velocidades y velocidad Diálogo media para en flujo turbulento en contorno Exposición de hidráulicamente liso para canales y tuberías. conceptos. distribución de velocidades y velocidad media Ejemplos para en flujo turbulento en contorno Ejercicios hidráulicamente rugoso para canales y tuberías. Ecuaciones de Chezy y Darcy. Primera Práctica Calificada CAPITULO IV.- FLUJO PERMANENTE Diálogo EN TUBERIAS Ejemplos Pérdida de cargas por fricción, Abaco de Ejercicios Moody, variación de la rugosidad con el tiempo, diá metro comercial de tuberías, diseño de tuberías, diámetro mas económico Diseño de redes de tuberías (método de Hardy Diálogo – Cross y método de linealización), Exposición de introducción del Water Cad: uso programa de conceptos. computo . Ejemplos Ejercicios CAPITULO V.- FLUJO PERMANENTE EN Diálogo CANALES Exposición de Flujo en canal abierto y sus clasificaciones, conceptos. Determinación del caudal, coeficiente de Ejercicios Bousinesq y coeficiente de Coriolis por Evaluación metodos de Harlacher y O´brien Jonson Formulas en canales, canales de rugosidad Diálogo compuesta, sección de máxima eficiencia Exposición de hidráulica, Diseño de canales para flujo conceptos. uniforme: canales erosionables, canales no Ejercicios erosionables, uso de programas de cómputo. Evaluación Segunda Práctica Calificada EVALUACIONES PARCIAL Evaluación 

Bendezú Prado

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09/10/17 14/10/17

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16/10/17 21/10/17

23/10/17 28/10/17

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30/10/17 04/11/17

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06/11/17 11/11/17

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13/11/17 18/11/17 20/11/17 25/11/17

CAPITULO VI.- ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTO EN CANALES Energía en escurrimientos en canal abierto. Energía específica, energía mínima

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27/11/17 02/12/17

Fuerzas específicas Tirante crítico, resalto hidráulico y tirantes conjugados, Ecuación de la cantidad de movimiento, uso de programas de cómputo de H canales.

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04/12/17 09/12/17

11/12/17

CAPITULO VII.- FLUJO PERMANENTE Y NO UNIFORME EN CANALES Flujo gradualmente variado, clasificación y características de los perfiles longitudinales , método de análisis de los perfiles de flujo

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Diálogo Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios Diálogo Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios Diálogo Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios

Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado Ing. Jaime Leonardo Bendezú Prado



16/12/17

18/12/17 23/12/17

25/12/17 30/12/17

Flujo rápidamente variado, uso de programas de cómputo. Tercera Práctica Calificada CAPITULO VIII.- DISEÑO HIDRÁULICO DE ESTRUCTURAS Presa derivadora o bocatoma: altura de barraje, forma de la cresta del barraje, longitud del barraje, capacidad de descarga del vertedero , tirantes en el barraje y colchón disipador Desarenador: Ecuaciones básicas para el diseño, diámetro de las particulas por eliminar; Estructura de control: vertederos, medidor Parschall

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 

 

01/01/18 06/01/18


Diálogo Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios


Estructuras para cruzar depresiones y vías de comunicación: Acueductos, sifón invertido y alcantarillas; Estructuras de pendientes fuertes: diseño hidráulico de la rápida. Cuarta Práctica Calificada EVALUACIONES FINAL Evaluación Escrito 

 

08/12/18 13/12/18

Diálogo Ejemplos Ejercicios Diálogo Exposición de conceptos. Ejemplos Ejercicios




Sesiones Prácticas N° Práctica 01 02 03 04 05 06

Fecha

Contenido

Docente

25/09/17 30/09/17 02/10/17 07/10/17 09/10/17 14/10/17 23/10/17 28/10/17 30/10/17 04/11/17 27/11/17 02/12/17

Descarga por orificios y Visita al Proyecto Río Cachi. Descarga por Vertederos con programa de cómputo. Medidores Parshall con programa de cómputo. Redes de tuberías con programa de cómputo. Flujo permanente en canales con programa de cómputo. Energía específica y momento en canales con programa de cómputo. Flujo gradualmente variado con programa de cómputo. Diseño de estructuras hidráulicas.

Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado

Laboratorio

Ing. Jaime L. Bendezú Prado Ing. Jaime L. Bendezú Prado

Laboratorio

07

11/12/17 16/12/17

08

01/01/18 06/01/18

Recurso

Laboratorio Equipo Multimedia Equipo Multimedia Equipo Multimedia Laboratorio

Equipo Multimedia

VIII.- ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS A fin de lograr un mejor desarrollo del aprendizaje, se emplearán permanentemente las siguientes estrategias metodológicas: a. Clase magistral con exposición teórica. b. Dinámica grupal: c. Prácticas individuales: d. Evaluación y análisis de resultados: e. Desarrollo de ejercicios.

f. g. h. i.

Visitas a campo relacionando la teoría con la práctica. Practicas Calificadas en aula y laboratorio. Prácticas Domiciliarias y trabajo de investigación sustentado. Exámenes

El docente planiﬁca y organiza cuidadosamente el contenido, las actividades y tutorías con los alumnos. el desarrollo de la asignatura es de forma secuencial, inicia con una introducción y repaso de la mecánica de fluidos I, así mismo se realiza visitas a campo guiada como es instalaciones del Proyecto Cachi, canales y ríos con la ﬁnalidad que el estudiante tenga un contacto directo con las estructuras hidráulicas; las bases teóricas que rigen con las propiedades de los fluidos, hidráulica de tuberías y canales, proporcionar el criterio de diseño de estructuras hidráulicas en sesiones de clase, las prácticas del diseño de tuberías y canales. Fomentar el uso de programas computacionales con el adecuado conocimiento de sus fundamentos teóricos que fue elaborado y desarrollar trabajos de investigación en forma grupal de temas relacionados al curso respectivo.

IX INDICADORES, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN 1. Evaluación de resultados: Indicar pesos ponderados Sistema de calificación: escala vigesimal (0 – 20) a).- Promedio de prácticas, participación en aula y trabajo de investigación sustentado - 40%. b).- Examen Parcial- 30% c).- Examen Final – 30%

Requisitos de Aprobación 1) Asistencia a Clases como mínimo en un 70% de las dictadas. 2) Rendir las prácticas calificadas, presentar su trabajos domiciliarios y un trabajo de investigación. trabajo de investigación: 1er avance una semana antes del examen parcial informe final y sustentación una semana antes del examen final. 3) Rendir 01 Examen Parcial 4) Rendir 01 Examen Final 5) Obtener nota aprobatoria de once como mínimo Promedio final = 0.4promedio de practicas + 0.3ex. parcial +0.3 ex. final 

Promedio de practicas = (0.2practicas.en aula + 0.15 Practicas Domiciliario + 0.4trabajo de investigación+ 0.25participación en aula)

Nota: A los alumnos que no asistan a más del 30% de las clases dictadas y/o que no asistan a cualquier examen o práctica, se les calificará con la nota cero al respectivo examen, práctica o participación en aula.

X.- RESULTADOS DE APRENDIZAJE (RA) DE LA ASIGNATURA. CODIGO

RESULTADO DEL APRENDIZAJE (RA)

RA 1

Conocimiento y capacidad de aplicación de los conceptos y metodologías de la hidráulica de tuberías y canales, c apacidad de desarrollar ejercicios aplicativos, respeta opiniones de sus compañeros, asiste a clases con puntualidad, participa en forma activa.

COMPETENCIAS ASOCIADAS

CE 1

RA 2

RA 3

Conocimiento y capacidad de aplicación de los conceptos y técnicas de hidráulica de tuberías y canales, saber utilizar software, que fundamentan, complementan y potencian las técnicas de diseño de redes de tuberías y canales. Criterio de diseño estructuras hidráulicas

CE 2

CT 1, CT 2 y CT 3

XI. INDICADORES DE LOGRO. CODIGO IL 1 IL 2 IL 3 IL 4

DESCRIPCION DEL INDICADOR DE LOGRO

RA ASOCIADO Logra desarrollar ejercicios aplicativos de hidráulica, relaciona RA 1, RA 2 todas las disciplinas involucradas en el área de conocimiento para potenciar su aplicación en diseño de tuberías y canales. Capaz de obtener informaciones y capacidad de utilizar RA 1, RA 2 y software y diseñar redes de tuberías y canales y criterios de RA 3 diseño de estructuras hidráulicas. Capaz de calcular y optimizar dimensiones de canales. RA 1, RA 2 y RA 3 El alumno demuestra capacidad de diseñar redes de tuberías y RA 1, RA 2 y canales. RA 3

X REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.- Hughes, Willian : Dinámica de los Fluidos, colección Schaum 2.- Streter, Victor: Mecánica de los Fluidos 3.- Street – Vennard: Mecánica de los Fluidos 4.- Fox, Robert : Mecanica de los Fluidos 5.- Vent Te Chow: Hidrahulica de los canales 6.- Rocha, Arturo: Hidráulica de tuberías y canales 7.- Chereque Morán, Wendor: Mecánica de Fluidos II 8.- Máximo Villón: Hidráulica de Canales 9.- Máximo Villón: Diseño de Estructuras Hidráulicas.

Ayacucho, Setiembre de 2017 .............................................. Ing. Jaime L. Bendezú Prado

Silabos de Fluidos II

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