Hidráulica de Básica

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Bogóta



Profesor: Luis Alejandro Morales




Generalidades



Horario de clases

HORA LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES
7:00-8:00
8:00-9:00
9:00-10:00
10:00-11:00
11:00-12:00 HB 05
(Salón 307)
HB 05
(Salón 307)
HB 06
(Salón 307)
HB 05
(Salón 307)
HB 06
(Salón 307)
12:00-13:00 HB 06
(Salón 307)
HB 05
(Salón 307)
HB 06
(Salón 307)
HB 05
(Salón 307)
HB 06
(Salón 307)
13:00-14:00
14:00-15:00
15:00-16:00
16:00-17:00
18:00-19:00


Descripción

La asignatura de hidráulica básica se centra en el estudio y análisis del flujo a presión transportado por sistemas de tuberías. El movimiento del flujo a presión sigue los principios de conservación de cantidad de movimiento lineal, conservación de energía y ecuación de continuidad. Con base en esto, se estudian y se analizan tuberías simples, en serie y en paralelo, sistemas de tuberías abiertas y cerradas, y las perdidas por fricción y por accesorios a lo largo del sistema. Se analizan sistemas de bombeo con diferentes configuraciones operando en sistemas de tuberías. Finalmente se analiza flujo uniforme en canales a superficie libre.

Conceptos previos necesarios

El curso requiere los conceptos fundamentales referentes a la hidro estática, y a las leyes de conservación de masa, energía y cantidad de movimiento lineal. El curso requiere ademas el uso de herramientas matemáticas y computacionales para la solución de ecuaciones algebraicas, ecuaciones diferenciales y sistemas de ecuaciones. Es deseable que los estudiantes tengan conocimientos básicos en programación de computadores y el manejo de herramientas de métodos numéricos.

Objetivo

Aplicación de las leyes fundamentales de la Mecánica de Fluidos a casos reales como son el flujo a través de sistemas de tuberías a presión así como sistemas de bombas centrifugas y flujo uniforme en canales a superficie libre.

Contenido general de la materia

1. Flujo real y disipación de energía

Concepto de fluido ideal y fluido real. Concepto de capa limite en flujo a presión, esfuerzo de corte y experimentos de Reynolds. Características del flujo laminar y del flujo turbulento. Concepto de tubería lisa y tubería rugosa; distribución exponencial de velocidad. Perdida de energía por fricción, ecuaciones para el factor de fricción, diagrama de Moody. Perdidas de energía ocasionadas por accesorios. Flujo uniforme en canales a superficie libre.

2. Análisis de sistemas de tuberías

Sistemas simples y longitud equivalente, sistemas de tuberías en serie y en paralelo, sistemas de tuberías ramificadas, redes de tuberías cerradas: método de cross y método lineal.

3. Análisis de sistemas de bombeo

Elementos fundamentales de una estación de bombeo y variables importantes, ecuación de Euler para turbo maquinas, curvas características de las bombas; eficiencia. Leyes de similitud y operación de bombas, velocidad especifica y análisis de sistemas de bombeo, curva de la estación y variación del punto de operación y análisis de cavitacion en bombas. Bombas en serie y en paralelo, y sistemas ramificados con bombas.

Evaluación del curso

EVALUACIÓN VALOR
Parcial 1 20%
Parcial 2 20%
Parcial 3 20%
Laboratorios 40%
100%
La metodología de calificación no se modificara durante el semestre.

Laboratorios



Software

Para esta clase se ha construido un repositorio en GitHub de libre acceso con diversos programas escritos en Python. Esta herramienta sirve para facilitar la compresión de los temas vistos en clase y para la solución de problemas prácticos. Este es el link para acceder al repositori:https://github.com/lamhydro/phydraulics

Referencias

Recomendado

  1. Duarte, C. A. (2017). Mecánica de fluidos e hidráulica: Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería,Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola.
  2. Saldarriaga, J. G. (1998). Hidráulica de tuberías: McGraw-Hill Higher Education.
  3. White, F. (2015). Fluid Mechanics: McGraw-Hill Higher Education.

Otros

  1. Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2010). Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications: McGraw-Hill Higher Education.
  2. Franzini, J. B., & Finnemore, E. J. (1997). Fluid Mechanics with Engineering Applications: McGraw-Hill.
  3. Liu, C. (2013). Schaum’s Outline of Fluid Mechanics and Hydraulics, 4th Edition: McGraw-Hill Education.
  4. Mott, R. L. (2006). Applied Fluid Mechanics: Pearson Prentice Hall.
  5. Potter, M. C., Wiggert, D. C., & Ramadan, B. H. (2016). Mechanics of Fluids, SI Edition: Cengage Learning.
  6. Pritchard, P. J. (2010). Fox and McDonald's Introduction to Fluid Mechanics, 8th Edition: John Wiley & Sons.
  7. Roberson, J. A., & Crowe, C. T. (1999). Engineering Fluid Mechanics: Jaico Publishing House.
  8. Shames, I. H. (1992). Mechanics of Fluids: McGraw-Hill.
  9. Sotelo, G. (1974). Hidráulica general: fundamentos: Limusa.
  10. Street, R. L., Watters, G. Z., & Vennard, J. K. (1995). Elementary Fluid Mechanics: Wiley.
  11. Streeter, V. L., & Wylie, E. B. (1979). Fluid mechanics: McGraw-Hill.


Programa

CLASE No. SEMANA HORAS UNIDAD TEMA APUNTES TAREAS OTROS
01 Ago/8 - Ago/11 2 0. Introducción Introducción:Objetivos, metodología y evaluación
02 2 1. Flujo real y disipación de energía Concepto de fluido ideal y fluido real. Concepto de capa limite en flujo a presión, esfuerzo de corte y experimentos de Reynolds Lec01
03 Ago/14 - Ago/18 1 1. Flujo real y disipación de energía Características del flujo laminar y del flujo turbulento
04 2 1. Flujo real y disipación de energía Flujo turbulento: Concepto de tubería lisa y tubería rugosa; distribución exponencial de velocidad
05 2 1. Flujo real y disipación de energía Flujo turbulento: Perdida de energía por fricción, ecuaciones para el factor de fricción, diagrama de Moody.
06 Ago/22 - Ago/25 2 1. Flujo real y disipación de energía Flujo turbulento: Otras ecuaciones para determinar la perdida de energía
07 2 1. Flujo real y disipación de energía Perdidas de energía ocasionadas por accesorios
08 Ago/28 - Sep/01 1 1. Flujo real y disipación de energía Flujo uniforme en canales a superficie libre
09 2 1. Flujo real y disipación de energía Flujo uniforme en canales a superficie libre
10 2 1. Flujo real y disipación de energía Taller: Flujo real y disipación de energía
11 Sep/04 - Sep/8 1 2. Análisis de sistemas de tuberías Sistemas simples y longitud equivalente Lec02
12 2 Parcial 1
13 2 2. Análisis de sistemas de tuberías Corrección parcial 1
14 Sep/11 - Sep/15 1 2. Análisis de sistemas de tuberías Sistemas de tuberías en serie
15 2 2. Análisis de sistemas de tuberías Sistemas de tuberías en paralelo
16 2 2. Análisis de sistemas de tuberías Sistemas de tuberías ramificadas
Semana receso (Sep/18 - Sep/22)
17 Sep/25 - Sep/29 1 2. Análisis de sistemas de tuberías Redes de distribución: Método de análisis de Cross
18 2 2. Análisis de sistemas de tuberías Redes de distribución: Método de análisis lineal
19 2 2. Análisis de sistemas de tuberías Laboratorio: Practica de EPANET/WATER GEMS para redes de distribución Sli01
20 Oct/02 - Oct/06 1 2. Análisis de sistemas de tuberías Taller: Análisis de sistemas de tuberías
21 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Elementos fundamentales de una estación de bombeo y variables importantes Lec03
22 2 Parcial 2
23 Oct/09 - Oct/13 1 3. Análisis de sistemas de bombeo Correccion de parcial 2
24 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Ecuación de Euler para turbo maquinas. Curvas características de las bombas; eficiencia
25 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Leyes de similitud y operación de bombas
26 Oct/17 - Oct/20 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Velocidad especifica y análisis de sistemas de bombeo
27 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Curva de la estación y variación del punto de operación
28 Oct/23 - Oct/27 1 3. Análisis de sistemas de bombeo Análisis de cavitacion en bombas (Demostración en el laboratorio)
29 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Bombas en serie
30 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Bombas en paralelo
31 Oct/30 - Nov/03 1 3. Análisis de sistemas de bombeo Sistemas ramificados con bombas
32 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Taller: Análisis de sistemas de bombeo
33 2 Parcial 3
34 Nov/07 - Nov/10 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Corrección parcial 3
35 2 3. Análisis de sistemas de bombeo Invitado de la industria
36 Nov/14 - Nov/17 2 Laboratorio 1: Perdidas por fricción en tuberías simples
37 2 Laboratorio 2: Perdidas por accesorios en tuberías simples con transiciones suaves y bruscas
38 Nov/20 - Nov/24 1 Laboratorio 3: Bombas centrifugas, bombas en serie y en paralelo
39 2 Laboratorio 3: Bombas centrifugas, bombas en serie y en paralelo
40 2 Laboratorio 4: Redes de tuberías
41 Nov/27 - Dic/01 1 Entrega de notas
42 2 Entrega de notas
43 2 Entrega de notas

Notas:



Programación de parciales

PARCIAL FECHA HORA EDIFICIO SALÓN
Parcial 1 Lunes, 11-Sep-2023 11am - 1pm Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 307
Parcial 2 Lunes, 09-Oct-2023 11am - 1pm Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 307
Parcial 3 Lunes, 06-Nov-2023 11am - 1pm Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 307