FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA DE CIVIL, TOPOGRÁFICA Y GEODÉSICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA
Programa de la asignatura: HIDRÁULICA DE CANALES Clave: 1507 Núm. de créditos: 09 Carrera: INGENIERO CIVIL Duración del curso: Semanas: 16.0 Horas: 72.0 Semestre: 6o Horas a la semana: Teoría: 4.5 Obligatoria: SI Práctica: Optativa: OBJETIVO DEL CURSO El alumno analizará el flujo permanente a superficie libre, con base en los principios y ecuaciones fundamentales de la hidráulica. Comprenderá los conceptos fundamentales que se emplean en el estudio del arrastre de sedimentos. TEMAS Núm: Nombre: Horas: I. ASPECTOS GENERALES DEL FLUJO PERMANENTE EN CANALES 4.5 II. FLUJO UNIFORME 12.0 III. ENERGIA ESPECIFICA 9.0 IV. SALTO HIDRAULICO 9.0 V. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO 15.0 VI. FLUJO ESPACIALMENTE VARIADO 7.5 VII. TRANSICIONES 6.0 VIII. PRINCIPIOS DEL ARRASTRE DE SEDIMENTOS 9.0 72.0 ASIGNATURA ANTECEDENTE OBLIGATORIA : HIDRÁULICA BÁSICA ASIGNATURAS CONSECUENTES : ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO OBRAS HIDRÁULICAS ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS I. ASPECTOS GENERALES DEL FLUJO PERMANENTE EN CANALES ANTECEDENTES: Hidráulica Básica. OBJETIVO: El alumno comprenderá las características principales de los diferentes tipos de flujo a superficie libre y las ecuaciones básicas del flujo permanente en canales. CONTENIDO: I.1 Características del flujo a superficie libre. I.2 Elementos geométricos de la sección y pendiente longitudinal. I.3 Tipos de flujo a superficie libre. I.4 Ecuaciones fundamentales del flujo unidimensional permanente. I.5 Distribución de la velocidad en la sección. I.6 Distribución de la presión en la sección. Flujos rectilíneo y curvilíneo. II. FLUJO UNIFORME ANTECEDENTES: Hidráulica Básica. OBJETIVO: El alumno diseñará la sección de un canal considerando gasto, pendiente y características del fondo y de las paredes. CONTENIDO: II.1 Condiciones para que se establezca el flujo uniforme. II.2 Fórmula de Chezy. II.3 Leyes de fricción en canales rugosos. II.4 Factor de fricción de Manning. II.5 Cálculo del flujo uniforme. II.6 Canales cubiertos parcialmente llenos. II.7 Diseño de la sección de un canal. Sección hidráulicamente óptima. Velocidad y esfuerzo tangencial permisibles. II.8 Canales de sección compuesta. III. ENERGIA ESPECIFICA ANTECEDENTES: Temas de la propia asignatura OBJETIVO: El alumno aplicará los conceptos de energía específica para determinar el régimen en un canal y las variaciones en los tirantes. CONTENIDO: III.1 Energía específica del flujo rectilíneo. III.2 Régimen crítico. Condición de gasto o de energía específica constantes. III.3 Flujo en una transición. III.4 Condiciones críticas cuando se conocen las dimensiones de la sección. III.5 Cálculo de la dimensión mínima de la sección o de los tirantes alternos, cuando se conocen el gasto y la energía específica. III.6 Velocidad de onda. III.7 Pendiente critica. IV. SALTO HIDRAULICO ANTECEDENTES: Temas de la propia asignatura. OBJETIVO: El alumno calculará las características del salto hidráulico en canales con secciones usuales. CONTENIDO: IV.1 Aplicación de la ecuación de cantidad de movimiento al salto hidráulico. IV.2 Características básicas: tipos, perfil, longitud y pérdida de energía. IV.3 Tirantes conjugados en canales horizontales. Solución general. Soluciones directas para distintas geometrías de la sección. IV.4 Salto hidráulico normal, después de un vertedor o de una compuerta. IV.5 Salto hidráulico sumergido. V. FLUJO GRADUALMENTE VARIADO ANTECEDENTES: Temas de la propia asignatura. OBJETIVO: El alumno determinará los perfiles de la superficie libre del agua en canales prismáticos y no prismáticos CONTENIDO: V.1 Ecuación dinámica. V.2 Características y clasificación de los perfiles. V.3 Secciones de control. V.4 Síntesis de perfiles compuestos. V.5 Cálculo de perfiles en canales prismáticos y no prismáticos. Método de diferencias finitas. V.6 Localización del salto hidráulico. VI. FLUJO ESPACIALMENTE VARIADO ANTECEDENTES: Temas de la propia asignatura. OBJETIVO: El alumno calculará los perfiles de flujo en canales prismáticos cuando el gasto es variable a lo largo del canal. CONTENIDO: VI.1 Flujo de gasto creciente. VI.2 Flujo de gasto decreciente. VII. TRANSICIONES ANTECEDENTES: Temas propios de la asignatura. OBJETIVO: El alumno diseñará dispositivos de aforo en canales, y transiciones en régimen subcrítico. Conocerá el efecto de las transiciones en el flujo supercrítico. CONTENIDO: VII.1 Dispositivos de aforo en canales. VII.2 Transiciones en flujo subcrítico. Curvas horizontales. VII.3 La onda oblicua estacionaria. VIII PRINCIPIOS DEL ARRASTRE DE SEDIMENTOS ANTECEDENTES: Temas de la propia asignatura. OBJETIVO: El alumno diseñará la sección de un canal no revestido, sin arrastre. Conocerá la mecánica del transporte de sólidos. CONTENIDO: VIII.1 Aspectos generales. VIII.2 Propiedades de las partículas sedimentarias. VIII.3 Inicio de arrastre. Método de la fuerza tractiva. Canales no revestidos sin arrastre. VIII.4 Clasificación del gasto sólido. Transporte de fondo y en suspensión. TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION: Exposición oral (X) Exámenes parciales (X) Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X) Ejercicios dentro de clase (x) Trabajos y tareas fuera del aula (X) Ejercicios fuera del aula ( ) Participación en clase (X) Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X) Lecturas obligatorias ( ) Otros: Trabajo de investigación (X) Prácticas de taller o laboratorio (x) Prácticas de campo ( ) Otras: Uso de programas de cómputo. Las prácticas de laboratorio son requisito sin crédito. BIBLIOGRAFIA Texto: Temas de la materia para los que se recomienda: 1.- SOTELO A. Gilberto "Apuntes de Hidráulica II" Facultad de Ingeniería UNAM. México, 1993 I. al VII. 2.- COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD. "Manual de Diseño de Obras Civiles. Hidráulica Fluvial." Hidrotécnia. México,1981. VIII Consulta: 1.- FRENCH H,Richard. "Hidráulica de Canales Abiertos" Mc. Graw Hill. México,1988. I. al V. 2.- CHOW, Ven Te. "Open-Channel Hydraulics" Mc. Graw Hill. New York,1959. I al VI. 3.- HENDERSON, F.M. "Open Chennel Flow" Mc. Millen Coo. New York 1966. TODOS 4.- GARDEA Villegas H. "Hidráulica de Canales" Apuntes de la F.I.