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Universidad Autónoma Chapingo Departamento de Irrigación

1

I. Datos Generales de la Asignatura

Unidad Académica Programa Educativo Área Académica Año – Semestre

Irrigación Ingeniero en Irrigación Ingeniería de los Aprovechamientos

Hidráulicos 5° - 2do.

Clave Denominación de la Asignatura Fecha de

Elaboración

Fecha de

Aprobación

Fecha de

Revisión

Hidráulica Aplicada Febrero/2018

Área del

conocimiento: Ingeniería de los Aprovechamientos Hidráulicos

Nivel Carácter Tipo Modalidad

Medio Superior ( ) Obligatoria ( X ) Teórico ( ) Presencial ( X )

Licenciatura ( X) Optativa ( ) Práctico ( ) Mixto ( )

Posgrado ( ) Electiva ( ) Teórico-Práctico (X ) En línea ( )

Responsable (s) del

Programa: Dr. Mauricio Carrillo García

Distribución de horas formativas

Horas Semanales Horas Semestrales Créditos

Totales Teoría Práctica

Estudio

independiente Teoría Práctica

Práctica de

campo Totales

3 1.5 2.25 48 24 72 6.75


2

Contextualización de la asignatura (módulo, disciplina, unidades de competencia):

Esta asignatura proporciona al perfil del Ingeniero en Irrigación los conocimientos fundamentales del escurrimiento a superficie libre y a presión para su aplicación en el proyecto de la infraestructura agrícola para riego y drenaje agrícola, en el proyecto, diseño, construcción, operación y conservación de obras hidráulicas, tales como las pluviales, de ingeniería de presas y los sistemas de alcantarillado sanitario. También proporciona conceptos en Hidráulica experimental para la construcción de modelos hidráulicos, y sistemas de tuberías para equipos de bombeo, Finalmente la asignatura también proporciona elementos de aforo de corrientes y el manejo de sedimentos para los sistemas de control y operación en los distritos de riego. Se relaciona con las asignaturas antecedentes de Estática, Dinámica, Cálculo Diferencial e Integral, Métodos Numéricos, y las subsecuentes como hidrología, Alcantarillado y Abastecimiento de Agua. Esta relación se establece de manera particular con temas asociados al cálculo de centros de gravedad y raíces de polinomios, las leyes de la estática y dinámica, los métodos de derivación e integración de funciones escalares, los procedimientos de interpolación lineal, los principios conservativos de la masa, energía, impulso y cantidad de movimiento, además del cálculo de gastos, pendientes, tirantes y pérdidas por fricción en redes hidráulicas. Puesto que esta asignatura dará soporte a otras, más directamente vinculadas con desempeños profesionales; se inserta en la parte intermedia de la trayectoria escolar, antes de cursar aquéllas a las que da sustento. Se organiza el temario en siete temas, en cada uno de ellos se abordan los conceptos y se efectúan aplicaciones a la ingeniería; se enfatiza la importancia del diseño de canales y tuberías básicamente en dos aspectos esenciales: el abastecimiento y el drenaje en agricultura y en poblaciones. En el caso del primero se refiere a abastecer a parcelas para riego en los cultivos y el segundo para poblaciones como a industrias y protección de inundaciones. Por otra parte se sugiere una actividad integradora, en los temas 4, 5, 6 y 7 que permita aplicar los conceptos desarrollados. Esto permite dar un cierre a la asignatura mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional. El enfoque sugerido para la asignatura requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; así mismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el docente busque sólo guiar al estudiante para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Esto con el fin de que aprendan a planificar por sí mismos, el docente debe involucrarlos en el proceso de planeación. La lista de actividades de aprendizaje sugeridas, se considera que son las necesarias para hacer más significativo el aprendizaje. Algunas de ellas pueden hacerse como actividad estudio independiente y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos


3

Contextualización de la asignatura (módulo, disciplina, unidades de competencia):

en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales. En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el estudiante tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía. Es necesario que el docente ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje. Faltaría mencionar de manera general cómo se evalúa


4

II. Propósitos y Competencias académicas de la Asignatura.

Propósito

Analice y calcule y construya modelos hidráulicos, sistemas de tuberías y canales para tener los elementos que se componen

en los sistemas hidráulicos para poder diseñar estructuras y obras que se utilizan para los sistemas hidráulicos y de irrigación

para captar, conducir y suministrar agua a las parcelas o poblaciones, con el fin de lograr el uso eficiente del agua de riego

agrícola considerando el enfoque y uso de los modelos matemáticos, herramientas computacionales y equipos modernos.

Competencias genéricas

Identifica, formula y resuelve problemas de ingeniería.

Diseña y elabora proyectos de ingeniería.

Desempeñarse de manera efectiva en el equipo de trabajo.

Competencias profesionales

Realiza los estudios necesarios para el aprovechamiento sostenible de los recursos hídricos superficiales y subterráneos en

diversos usos, fundamentalmente el riego, considerando todas las variables involucradas en los distintos procesos y

metodologías de una manera ética y profesional.

Diseña, rehabilita o moderniza y opera la infraestructura hidroagrícola o agropecuaria para la aplicación eficiente del riego

y el manejo de los insumos y las cosechas, con la finalidad de incrementar la productividad de los sistemas, empleando

materiales y estrategias que con un gran sentido humano disminuyan el impacto negativo al medio ambiente.

Estima las necesidades hídricas de los cultivos en función del suelo y el clima para diseñar, instalar y evaluar los sistemas

de riego a nivel parcelario o en ambientes protegidos de forma óptima, contribuyendo así al uso sostenible del recurso agua.

Competencias académicas

Diseña y evalúa las estructuras y conducciones hidráulicas para riego con base en los conocimientos básicos para que identifique

los componentes de un sistema de riego, así como dimensione y seleccione los mismos de manera ética, respetando el medio

ambiente.


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III. Evidencias Generales de Desempeño.

Estrategias y Criterios Generales de Evaluación de

Desempeño Productos o evidencias Generales

Manejar la conceptualización básica, capacidad de análisis y

resolución de problemas de diseño y evaluación de riego a

presión.

3 exámenes parciales teórico – práctico

Procesar e interpretar la información de campo obtenida, así

como entrega puntual de reporte que contenga análisis,

desarrollo y conclusiones.

Reportes de prácticas

Realizar un proyecto final en el cual implemente y manifieste

las habilidades de los conocimientos teórico prácticos

adquiridos en el curso, asimismo, su entrega puntual.

Proyecto final


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IV. Estructura Básica del programa

Unidad de aprendizaje No. 1 HIDRAULICA EXPERIMENTAL

Horas teoría 9

Horas práctica 10

Propósitos específicos de la Unidad de Aprendizaje:

Identifique los aspectos básicos del análisis dimensional y de la modelación hidráulica, obtiene expresiones que gobiernan el

movimiento del agua y predice el comportamiento de las estructuras hidráulica reales debido a las limitaciones de las ecuaciones

utilizadas en el diseño para construir estructuras hidráulicas confiables y eficientes.

Contenido de la Unidad de Aprendizaje

Elementos de la Competencia

Conocimientos Habilidades Actitudes y valores

ANALISIS DIMENSIONAL 1.1. Teorema p o de Buckingham 1.2. Deducción de los parámetros adimensionales más comunes: Reynolds, Froude, Cauchy, Weber, etc. 1.3. Aplicaciones del teorema a la obtención de fórmulas de aplicación. Ejemplos. SEMEJANZA EN LOS MODELOS HIDRÁULICOS 1.4. Modelos no distorsionados en sus líneas 1.5. Ley de Froude. Ejemplos 1.7. Ley de Reynolds. Ejemplos 1.8. Otras leyes, ejemplos 1.5 Planeación y construcción de modelos hidráulicos

Específica(s): Desarrolla ecuaciones que gobiernan el movimiento del agua a través de dimensiones de las variables que intervienen en el problema hidráulico, usando la teoría del análisis dimensional Planea y diseña modelos hidráulicos para predecir el comportamiento del funcionamiento de la estructura hidráulica real, con base en las leyes de similitud en modelos distorsionados y no distorsionados en sus líneas

Actitudes

Puntualidad

Capacidad de análisis

Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


7

Busca y analiza y gestiona información proveniente de fuentes diversas Estudia en equipo Aplica soluciones a casos reales de modelos hidráulicos Investiga o se actualiza casos de modelos hidráulicos

Materiales y recursos a utilizar

Didácticos Tecnológicos, informáticos y de comunicación

Aula

Pizarrón

Biblioteca

Laboratorio de hidráulica de la UACh

Laboratorio hidráulica del IMTA

Laboratorio de Hidráulica de ESIA

Proyector Digital

Computadora personal (bases de datos)

Cámara fotográfica

Estrategias de enseñanza Actividades de aprendizaje

Exposición de los temas

Hace preguntas de los temas relevantes en clase

Explicación de las prácticas y visitas a los laboratorios de

Hidráulica del IMTA y ESIA

Revisa los temas antes de la exposición de la clase

Entrega resumen y comentarios de los temas solicitados para

profundizar el conocimiento

Responde a preguntas durante la clase

Elabora informes de prácticas

Criterios de Evaluación del Desempeño Productos o evidencias de desempeño

Respuestas correctas, tiempo establecido Examen teórico

Asistencia y entrega puntual que contenga análisis, desarrollo y

conclusiones de resultados

Informe de Prácticas


8

Entrega puntual, bibliografía y contenido Resumen y comentarios

(estudio independiente)

Bibliografía de la Unidad de Aprendizaje o Módulo 1

Básica

Echávez Aldape G., (1996) “Introducción a los Modelos Hidráulicos de Fondo Fijo y a la Ingeniería Experimental”, México, UNAM. Fox Robert W., Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard – (2009), Introduction to Fluid Mechanics, EU, Wiley Streeter Victor Lyle, E. Benjamin Wylie, Keith W. Bedford, (1998), Fluid Mechanics, EU, WCB/McGraw Hill

Complementaria

Arteaga T. E., Paz S. M., Vazquez S.J.F., (2006) Hidráulica de los Sistemas de Conducción, México, Chapingo Sotelo Ávila Gilberto (1997), Hidráulica General Vol. I, México, Limusa

ACTIVIDADES PRÁCTICAS:

PRÁCTICA 1

TITULO: Modelo Hidráulico de la presa Eréndida del Laboratorio de la UACh

PROPOSITO: Define el funcionamiento hidráulico de un aspersor, mediante datos de laboratorio, para utilizarlo en el diseño y

evaluación de un sistema de riego por aspersión.

TIEMPO: 2 h.

LUGAR: Laboratorio de hidráulica.

PRÁCTICA 2

TITULO: Observación sistematizada al Laboratorio de Hidráulica del IMAT y del IMTA

PPROPÓSITO: Identifique las practicas e investigaciones que se hacen en laboratorios de hidráulica docentes y profesionales y los

proyectos que en ellos se realizan.

TIEMPO: 4 horas laboratorio del IMTA

: 4 horas laboratorio de ESIA


9

LUGAR: Zacatenco Ciudad de México

: Jiutepec Morelos

Unidad de aprendizaje No. 2 SISTEMAS DE CONDUCCION A PRESION APLICADOS

Horas teoría 9

Horas práctica 4


Identifique los diferentes sistemas de tuberías, las ecuaciones que les gobiernan el flujo en un sistemas de tuberías en serie, paralelo,

ramificado abierto y cerrado, y analiza las diferentes alternativas de solución a cada uno de ellos, concluyendo con una aplicación

en un sistema de riego localizado o un sistema de agua potable




2.1. Pérdidas de carga y alternativas de cálculo del factor de fricción. 2.2. Sistema compuesto de tuberías. Ejemplo. 2.3. Sistema de tuberías en paralelo. Ejemplo. 2.4. Sistema de tuberías ramificadas a) Problemas de los tres depósitos. Ejemplo. 2.5. Sistema de tuberías en circuitos (Redes cerradas) a) Método de Cross 2.6. Tuberías con salidas múltiples

Específica(s): Reafirma el concepto de pérdidas energéticas en flujos forzados Calcula las perdidas energéticas mediante métodos aproximados o empíricos para diferentes tipos de flujo Identifica las ecuaciones y tablas aplicables para pérdidas localizadas y de “fricción” en tuberías Resuelve sistemas de tuberías en serie, paralelo, redes cerradas, redes abiertas y tuberías con salidas múltiples.

Actitudes

Puntualidad


Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


10

2.7 Métodos computacionales y software disponible 2.8. Cálculo hidráulico de un sistema de distribución de agua para riego por goteo.

Calcula mediante procedimientos manuales y de cómputo los valores de gasto, velocidad, presión y gasto en cada nodo o crucero y cada tubería Revisa o diseña sistemas de tubería para abastecimiento de agua en sistemas a presión o sistemas de gravedad Busca y analiza información proveniente de fuentes diversas Estudia en equipo Aplica los conocimientos en la práctica



Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital






Explicación de las prácticas y de las visitas a los laboratorios de








11


Respuestas correctas, tiempo establecido Examen teórico práctico







Básica

Saldarriaga Juan V., (2007), Hidraulica de Tuberias Colombia, Alfaomega Fox Robert W., Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard – (2009), Introduction to Fluid Mechanics, EU, Wiley Streeter Victor Lyle, E. Benjamin Wylie, Keith W. Bedford, (1998), Fluid Mechanics, EU, WCB/McGraw Hill Roberson John A., Clayton T. Crowe (1996), E.U, Engineering Fluid Mechanics, Wiley; 6 edition.

Complementaria



PRÁCTICA 3

TITULO: Análisis de una red abierta en Laboratorio de la UACh

PROPOSITO: Calcule la una red abierta y comprueba los valores medidos con los calculados con los procedimientos teóricos y

computacionales.

TIEMPO: 2 h.


PRÁCTICA 4


12

TITULO: Análisis de una red Cerrada en el Laboratorio de Hidráulica de la UACh

PPROPÓSITO: Observe y calcule la una red cerrada y comprueba los valores medidos con los calculados con los procedimientos

teóricos y computacionales.

TIEMPO: 2 h.

LUGAR: Laboratorio de Hidráulica

Unidad de aprendizaje No. 3 REVISIÓN DE CONCEPTOS DE FLUJO UNIFORME, DISEÑO DE CANALES REVESTIDOS

Y NO REVESTIDOS, RÉGIMEN CRÍTICO

Horas teoría 6

Horas práctica 2


Revise los antecedentes estudiados para flujo permanente y uniforme y tipos de régimen de acuerdo al número de Froude en el

semestre anterior para ser utilizados en el diseño de canales revestidos y no revestidos, así observa la necesidad de estudiar el

flujo variado de los próximos capítulos.




3.1. Revisión de los conceptos en régimen Uniforme 3.1.1. Tirante Normal 3.1.2. Energía Específica 3.1.3 Curvas de energía específica. 3.1.4. Tirante Crítico. 3.1.5 Flujo suscritico, crítico y supercrítico

Calcula mediante procedimientos computacionales la ecuación de Darcy y Manning-Strickler, los gastos y tirantes normales de un canal en régimen uniforme en canales Analiza los conceptos y relaciones de la energía específica en el flujo en canales para calcular el flujo crítico, subcrítico y supercrítico

Actitudes

• Puntualidad

• Capacidad de análisis

• Trabajo en equipo

• Disciplina

• Responsabilidad

Valores


13

3.1.6 Aplicaciones en escalones, contracciones, ampliaciones, cambios de sección, canales 3.2 Criterios para el diseño de secciones transversales bajo régimen uniforme 3.2.1 Canales Revestidos 3.2.2 Canales no revestidos 3.2.2.1 Método de la velocidad máxima permisible 3.2.2.2 Método del esfuerzo tractivo

Revisa o diseña canales revestidos y no revestidos en régimen uniforme y para canales prismáticos

Busca y analiza información proveniente de fuentes diversas Estudia en equipo Aplica los conocimientos en la práctica

• Honestidad

• Respeto

• Compromiso

• Prudencia

• Objetividad



Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital






Explicación de las prácticas de las visitas a los laboratorios de









14








Básica

Chanson H. (2002), Hidráulica del Flujo en Canales Abiertos, Colombia, MacGraw_Hill Chaudry Open (1993), Channel Flow , EU, Printece Hall, Inc. French, R.H. Open (1984) Channel Hydraulics, New York, MacGraw_Hill Henderson F.M. (1966) Open Chanel Flow, New York, Mac milliam Sotelo Ávila Gilberto, (2004), Hidráulica de Canales, México UNAM-AMH Ven T. Chow, Open (1959) Channel Hydraulics New Yprk USA, MacGraw-Hill

Complementaria



PRÁCTICA 5

TITULO: ENERGÍA ESPECÍFICA

PROPOSITO: Observe y calcule la curva de energía específica en un canal, así como los flujos, subcrítico, supercrítico y crítico

TIEMPO: 2 h.


15


Unidad de aprendizaje No. 4 FLUJO GRADUALMENTE VARIADO

Horas teoría 6

Horas práctica 2


Identifique, describa y calcule el flujo permanente gradualmente variado en canales prismáticos y revestidos, calcula los perfiles

hidráulicos con los métodos manuales y computacionales para el diseño de estructuras hidráulicas y canales de agua.




4.1 Régimen gradualmente variado 4.2 Ecuación Dinámica4.3 Análisis Cualitativo y clasificación del Régimen Gradualmente Variado 4.3 Ejemplos de Análisis Cualitativo 4.5 Método de Integración Gráfica Ejemplo. 4.6 Método de Integración directa de Backmeteff-Chow. ejemplo 4.7 Método de integración numérica, incrementos finitos 4.8 Métodos computacionales

Identifica las causas que originan la formación de los perfiles de flujo y sus efectos en las estructuras hidráulicas para el cálculo de perfiles. Calcula los perfiles hidráulicos debido al flujo gradualmente variado por los métodos gráficos, de integración directa de Backmeteff-Chow y con métodos numéricos Utiliza métodos computacionales para el cálculo de perfiles hidráulicos disponible Emplea el software HECRAS y GEORAS para el cálculo de canales Genéricas:

Habilidades de gestión de información

Actitudes

Puntualidad


Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


16

habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Trabajo en equipo Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender



Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital






Explicación de las prácticas y visitas a los laboratorios de









17

Respuestas correctas, tiempo establecido Entrega de problemarios







Básica


Complementaria

Arteaga Tovar Eduardo, Hidráulica de sistemas de conducción, UACh


PRÁCTICA 6

TITULO: FLUJO GRADUALMENTE VARIADO

PROPOSITO: Observe y calcule perfiles hidráulicos de un canal y compara los resultados.

TIEMPO: 2 h.



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Unidad de aprendizaje No. 5 FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO

Horas teoría 7.5

Horas práctica 4


Identifique y describa el flujo permanente rápidamente variado en canales prismáticos y revestidos, describe los elementos del salto

hidráulico y los conecta con los perfiles hidráulicos. Utiliza los métodos manuales y computacionales para el diseño de estructuras

disipadoras de energía




5.1 Impulso y cantidad de movimiento. 5.2 Fuerza Hidrodinámica. 5.3 Función Momentum o fuerza específica. 5.4 Análisis de la curva M-y 5.5 Elementos del salto hidráulico 5.6 Salto hidráulico en canales rectangulares, trapeciales y circulares 5.7 Longitud del salto hidráulico. 5.8 Salto hidráulico aguas abajo de una compuerta y de un cimacio 5.9 Localización del salto hidráulico en perfiles hidráulicos 5.9 Estructuras disipadoras de energía

Calcula el fenómeno del salto hidráulico aplicando el principio de la conservación del Impulso y Cantidad de Movimiento para obtener las ecuaciones del salto hidráulico Identifica el salto hidráulico y sus elementos Calcula los elementos del salto hidráulico conocido el régimen supercrítico o subcrítico en canales rectangulares, trapeciales y circulares Calcula la longitud del salto hidráulico Calcula la localización del salto hidráulico en perfiles hidráulicos

Actitudes

Puntualidad


Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


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Describe las estructuras disipadoras de energía SAF, USBRII y IV Genéricas:

Habilidades de gestión de información habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Trabajo en equipo Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender



Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital






Explicación de las prácticas y de las visitas a los laboratorios de







20



Respuestas correctas, tiempo establecido Entrega de problemarios







Básica


Complementaria

Arteaga Tovar Eduardo, Hidráulica de sistemas de conducción, UACh


PRÁCTICA 7

TITULO: FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO

PROPOSITO: Observe y calcule salto hidráulica y compara los resultados, conectando los perfiles hidráulicos con el salto y su

localización.


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TIEMPO: 4 h.


Unidad de aprendizaje No. 6 ESTRUCTURAS AFORADORAS EN CANALES EN RÉGIMEN CRÍTICO

Horas teoría 4.5

Horas práctica 4


Identifique, describa, seleccione y diseñe las estructuras aforadoras de región crítico en un canal para administrar y operar los

canales con la aproximación adecuada para usar eficientemente el agua de riego.




6.1 Estructuras existentes aforadoras en canales 6.2 Aforadores de garganta larga 6.3 Diseño de aforadores de garganta larga 6.4 Aforadores Ultrasónicos 6.6 Instrumentación

Identifica la necesidad de colocar una estructura aforadora para la dotación volumétrica del agua a las parcelas Describe las diferentes estructuras aforadoras comerciales existentes en el mercado Describe aforadoras de régimen crítico como el aforador de garganta larga Diseña la estructura aforadora con el uso del software WINFLUME Describe la instrumentación que existe de una estructura aforadora de garganta larga

Actitudes

Puntualidad


Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


22

Genéricas: Habilidades de gestión de información




Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital















23








Básica

Clemmens A.J., Wahl T.L., Bos M.G, Replogle, J.A. (2001), Netherlands, ILRI, Publication 58 U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation,(1997), US Goverment Office

Complementaria

Kennedy Pérez Arturo, Fernando Fragoza Díaz, Efrén Peña Peña, Eduardo Moreno Bañuelos, (1991) Manual de Aforos,México CONAGUA, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua IMTA


PRÁCTICA 8

TITULO: ESTRUCTURAS AFORADORAS

PROPOSITO: Seleccione y diseñe una estructura aforadora de garganta larga

TIEMPO: 4 h.



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Unidad de aprendizaje No. 7 PRINCIPIOS BÁSICOS DEL DE SEDIEMENTOS Y FILTRACIÓN EN CANALES

Horas teoría 3

Horas práctica 0


Identifique, describa el problema de los depósitos de sedimento que se presentan en los canales de agua y que obstruyen los

sensores en la instrumentación en los canales, calcula las pérdidas de los canales por evaporación y filtración y para que se mejore

las eficiencias de conducción y aplicación del agua de riego.




7.1 Propiedades de los suelos y sedimentos 7.1.1 importancia, origen y clasificación 7.1.2 Características de las partículas 7.1.3 Propiedades de un conjunto de partículas en una muestra 7.1.4 Propiedades del agua con material en suspensión 7.1.5 Distribución del tamaño en un conjunto de partículas 7.1.6 Toma de muestras 7.2 Pérdidas por de agua por filtración Bower 7.2.1 Pérdidas de agua en un canal 7.2.2 Métodos directos de medición de filtración 7.2.3 Toma de muestras

Identifica la problemática de los sedimentos en los canales y su sedimentación para el diseño de canales Identifica las características y ecuaciones que describen el comportamiento y cálculo de los sedimentos Identifica la forma de muestreo de sedimentos en suspensión Describe las pérdidas de agua en canales por evaporación e infiltración Calcula la pérdidas de agua por las ecuaciones conocidas y los resultados de investigadores Genéricas:

Habilidades de gestión de información

Actitudes

Puntualidad


Trabajo en equipo

Disciplina

Responsabilidad

Valores

Honestidad

Respeto

Compromiso

Prudencia

Objetividad


25




Aula

Pizarrón

Biblioteca


Proyector Digital












Elabora informes de prácticas .


Respuestas correctas, tiempo establecido Examen teórico


26







Básica

Chanson H. (2002), Hidráulica del Flujo en Canales Abiertos, Colombia, MacGraw_Hill French, R.H. Open (1984) Channel Hydraulics, New York, MacGraw_Hill Sotelo Ávila Gilberto, (2004), Hidráulica de Canales, México UNAM-AMH Ven T. Chow, Open (1959) Channel Hydraulics New Yprk USA, MacGraw-Hill

Complementaria

Yang, C.T. (2003) Sediment Transport: Theory and Practice, EU Krieger Pub.

V. Perfil académico del Facilitador y/o tutor

El perfil académico necesario del responsable de la asignatura debe ser:

Como facilitador

Ingeniero Hidráulico, Civil, o en Irrigación con especialidad hidráulica, Físico con posgrado en mecánica de fluidos.

Como tutor

Ingeniero en irrigación con experiencia o especialidad en hidráulica.


27

VI. Evaluación y Acreditación.

Elaboración y/o

presentación de: Periodo o fechas

Unidades de aprendizaje y

temas que abarca Ponderación (%)

Primer examen teórico-

practico

Segundo examen teórico- practico Examen final teórico

Al concluir unidad I

Al concluir unidad II

Al concluir la unidad 7

Unidad I

Unidad II Unidad III, IV, V, VI, VII, VIII

60%

Informes de Prácticas

Resumen y comentarios

Proyecto final

Al concluir la unidad VI Unidad I, II, III,IV,V,VI,VII,VIII 40%

TOTAL 100%

VII. Bibliografía General y Recursos Informáticos. (De la asignatura en su conjunto)

Bibliografía básica

Chanson H. (2002), Hidráulica del Flujo en Canales Abiertos, Colombia, MacGraw_Hill Chaudry Open (1993), Channel Flow , EU, Printece Hall, Inc. Clemmens A.J., Wahl T.L., Bos M.G, Replogle, J.A. (2001), Netherlands, ILRI, Publication 58 Echávez Aldape G., (1996) “Introducción a los Modelos Hidráulicos de Fondo Fijo y a la Ingeniería Experimental”, México, UNAM. French, R.H. Open (1984) Channel Hydraulics, New York, MacGraw_Hill Fox Robert W., Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard – (2009), Introduction to Fluid Mechanics, EU, Wiley


28

Henderson F.M. (1966) Open Chanel Flow, New York, Mac milliam Saldarriaga Juan V., (2007), Hidraulica de Tuberias Colombia, Alfaomega Roberson John A., Clayton T. Crowe (1996), E.U, Engineering Fluid Mechanics, Wiley; 6 edition. Streeter Victor Lyle, E. Benjamin Wylie, Keith W. Bedford, (1998), Fluid Mechanics, EU, WCB/McGraw Hill} Sotelo Ávila Gilberto, (2004), Hidráulica de Canales, México UNAM-AMH U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation,(1997), US Goverment Office Ven T. Chow, Open (1959) Channel Hydraulics New Yprk USA, MacGraw-Hill

Bibliografía complementaria

Arteaga Tovar Eduardo, Hidráulica de sistemas de conducción, UACh Kennedy Pérez Arturo, Fernando Fragoza Díaz, Efrén Peña Peña, Eduardo Moreno Bañuelos, (1991) Manual de Aforos,México CONAGUA, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua IMTA Sotelo Ávila Gilberto (1997), Hidráulica General Vol. I, México, Limusa Yang, C.T. (2003) Sediment Transport: Theory and Practice, EU Krieger Pub.

GUÍA MANUAL DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

I. Datos Generales

Asignatura, unidad de competencia, disciplina o módulo, según sea el caso:

Hidráulica Aplicada

Competencia académica de la asignatura:

Identifica la relación de la hidráulica con otras disciplinas por medio de los

conceptos básicos y principios de la hidráulica. Mismos, que le servirán para

aplicar a la solución de diversas problemáticas dentro del ámbito agrícola, así

como para la toma de decisiones.

Define ecuaciones de cálculo del gasto de estructuras de medición,

regulación y control que funcionan como vertedores, enfatizando en el diseño

de obras de excedencias en obras de almacenamiento.

Dependencia/Unidad Académica: Irrigación

Programa educativo: Ingeniería en Irrigación

Año – semestre: Quinto-Segundo

Elaborado por: Dr. Mauricio Carrillo García

II. Actividades

Unidad de aprendizaje 1

Análisis Dimensional y Semejanza Hidráulica

Horas de la Actividad de Aprendizaje

Práctica Estudio independiente

4 Horas 2 horas

Propósitos (objetivos) de la Unidad de Aprendizaje 1:

Identifique los aspectos básicos del análisis dimensional y de la modelación hidráulica, así como las leyes que le rigen en problemas que tienen relación con la irrigación.

Práctica 1

Título de la práctica Visita al Laboratorio de Hidráulica del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

Propósito de la actividad: Reconozca la operación y el equipo de un laboratorio de hidráulica.

Introducción o presentación de la actividad:

La hidráulica es la parte mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos., a través de la Visita al Laboratorio de Hidráulica del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, reconocer la operación y el equipo de un laboratorio de hidráulica

Recursos para el aprendizaje: Laboratorio de Hidráulica del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

Estrategias de aprendizaje: Explicación por parte del profesor de la operación y el equipo del laboratorio de hidráulica del

Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

Estrategias y criterios de evaluación:

Informe de prácticas, sus criterios introducción, desarrollo, análisis y conclusiones, entrega a tiempo, calidad de contenido, soporte bibliográfico


Análisis Dimensional y Semejanza Hidráulica



4 Horas 2 horas


Identifique los aspectos básicos del análisis dimensional y de la modelación hidráulica, así como las leyes que le rigen en problemas

que tienen relación con la irrigación.

Práctica 2

Título de la práctica Visita al Laboratorio de Hidráulica del Instituto Politécnico Nacional.

Propósito de la actividad: Identifique equipo de un laboratorio de hidráulica a través de las prácticas de laboratorio


La hidráulica es la parte mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos., a

través de la Visita al Laboratorio de Hidráulica del Instituto Politécnico Nacional, reconocer la

operación y el equipo de un laboratorio de hidráulica

Recursos para el aprendizaje: Equipo de un laboratorio de hidráulica.

Estrategias de aprendizaje: Explicación teórico-práctica por parte del profesor en la visita guiada al Laboratorio de Hidráulica del Instituto Politécnico Nacional, para reconocer la operación y el equipo del mismo.




Sistemas de Conducción a Presión Aplicados



2 Horas 1 hora


Identifique los diferentes sistemas de tuberías, las ecuaciones que les gobiernan y alternativas de solución a cada uno de ellos, concluyendo con una aplicación en un sistema de riego localizado.

Práctica 3

Título de la práctica Métodos de aforo de tuberías.

Propósito de la actividad: Identifique los sistemas de tuberías, características y funcionamiento.


Métodos de aforo son varios los métodos que se pueden emplear para aforar el agua, la

mayoría basados en la determinación del área de la sección y la velocidad, para lo cual se

utiliza la fórmula Q= A xv

Los métodos de aforo se clasificar de tres formas: Método de Aforo directo, Método de área –

velocidad y Método que utiliza contracciones.

Recursos para el aprendizaje: Laboratorio de Hidráulica.

Estrategias de aprendizaje: Realizar una serie de prácticas para identificar características y funcionamiento de los sistemas

de tuberías.







2 Horas 1 hora



Práctica 4

Título de la práctica Sistema compuesto de tuberías.

Propósito de la actividad: Realice una serie de prácticas para identificar características y funcionamiento de los sistemas de tuberías


Un sistema de tuberías en serie está formado por un conjunto de tuberías conectadas una a continuación de la otra y que comparten el mismo caudal.

Recursos para el aprendizaje: Laboratorio de hidráulica

Estrategias de aprendizaje: Explicación práctica por parte del profesor en el laboratorio de hidráulica para identificar

los componentes de un sistema de tuberías.







2 Horas 1 hora


Identifique los diferentes sistemas de tuberías, las ecuaciones que les gobiernan y alternativas de solución a

cada uno de ellos, concluyendo con una aplicación en un sistema de riego localizado.

Práctica 5

Título de la práctica Sistema en paralelo de tuberías

Propósito de la actividad: Observe y determine experimentalmente los Coeficientes de orificios circulares


Un sistema de tuberías en paralelo esta formado por un conjunto de tuberías que nacen en un mismo punto inicial y terminan en un único punto final


Estrategias de aprendizaje: Explicación práctica por parte del profesor en el laboratorio de hidráulica del departamento de Irrigación, para observar el funcionamiento de un sistema paralelo de tuberías, así como sus componentes.


Observar y determinar experimentalmente los Coeficientes de orificios circulares





2 Horas 1 hora



Práctica 6

Título de la práctica Sistema ramificado de tuberías.

Propósito de la actividad: Calcular hidráulicamente el agua para la distribución de riego por goteo.


El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no solo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.


Estrategias de aprendizaje: Explicación práctica del funcionamiento de un sistema ramificado de tuberías y sus componentes.




Conceptos Básicos de Flujo de Uniforme



2 Horas 1 hora


Maneje la conceptualización básica de los flujos de canales para reconocer el flujo de canales.

Práctica 7

Título de la práctica Distribución de velocidades en canales.

Propósito de la actividad: Calcule las velocidades en canales por medio de metodologías y realizar la comprobación.


La distribución de velocidades en canales es variable, debido a las irregularidades del lecho del río


Estrategias de aprendizaje: Realizar una serie de prácticas para calcular las velocidades en canales por medio de metodologías y realizar la comprobación. Resolver ejercicios y para calcular el flujo en canales.







4 Horas 2 horas



Práctica 8

Título de la práctica Métodos de aforo en canales

Propósito de la actividad: Maneje los conceptos básicos del flujo de canales y conocer los criterios para diseñar secciones transversales.


Realizar determinadas tareas en el laboratorio de hidráulica para obtener el análisis del aforo

en canales por medio de metodología y realizar la comprobación., manejar los conceptos

básicos del flujo de canales.


Estrategias de aprendizaje: Explicación práctica por medio del profesor en el laboratorio de hidráulica, de cómo calcular el aforo en canales.







2 Horas 1 hora



Práctica 9

Título de la práctica Energía específica

Propósito de la actividad: Calcule la energía específica en un canal y realizar la comprobación con el apoyo de la tecnología medir la energía específica en un canal


La energía específica en la sección de un canal, se define como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal medido con respecto al fondo del mismo.


Estrategias de aprendizaje:

Resolver ejercicios y problemarios para calcular el flujo en canales.

Realizar una serie de prácticas para identificar características y funcionamiento de los

sistemas de tuberías.

El apoyo en tecnologías y material didáctico para la impartición del curso, permite una

mejor recepción de los temas.




Flujo Rápidamente Variado



4 Horas 2 horas


Identifique las diferentes alternativas del flujo de agua en canales bajo el régimen permanente gradual y bruscamente variado, así como los procedimientos de cálculo para la determinación cuantitativa de estas alternativas..

Práctica 10

Título de la práctica Energía específica

Propósito de la actividad: Identifique las diferentes alternativas del flujo de agua en canales bajo el régimen bruscamente variado, así como los procedimientos de cálculo para la determinación cuantitativa de estas alternativas.


La principal característica del Flujo Rápidamente Variado (FRV) es que la curvatura de las

líneas de corriente es pronunciada, con lo cual la suposición de una distribución hidrostática

de presiones deja de ser válida.

Un tratamiento analítico de FRV puede efectuarse asumiendo fluido perfecto y flujo potencial,

complementado con alguna suposición respecto a cómo es la distribución de velocidades en

la vertical


Estrategias de aprendizaje: Identificar y calcular el flujo rápidamente variado

Por medio de metodologías calcular y realizar la comprobación del flujo bruscamente variado.


Identificar las diferentes alternativas del flujo de agua en canales bajo el régimen bruscamente variado, así como los procedimientos de cálculo para la determinación cuantitativa de estas alternativas.


Flujo Gradualmente Variado



4 Horas 2 horas


Identifique las diferentes alternativas del flujo de agua en canales bajo el régimen permanente gradual y bruscamente variado, así como los procedimientos de cálculo para la determinación cuantitativa de estas alternativas.

Práctica 11

Título de la práctica Flujo gradualmente variado

Propósito de la actividad: Identifique las diferentes alternativas del flujo de agua en canales bajo el régimen permanente gradual, así como los procedimientos de cálculo para la determinación cuantitativa de estas alternativas por medio de metodologías.


El flujo gradualmente variado, es un flujo permanente cuya profundidad varía de manera

gradual a lo largo del canal.

Se tendrán en cuenta las siguientes hipótesis:

1. La pérdida de altura en una sección es igual que la de un flujo uniforme con las mismas características de velocidad y radio hidráulico.

2. La pendiente del canal es pequeña (<10%). Esto quiere decir que la profundidad del flujo puede medirse verticalmente o perpendicularmente al fondo del canal y no se requiere hacer corrección por presión ni por arrastre del aire.

3. El canal es prismático. 4. Los coeficientes de distribución de la velocidad y el de rugosidad son constantes en el

tramo considerado.


Estrategias de aprendizaje: Identificar y calcular el flujo gradualmente variado

Por medio de metodologías calcular y realizar la comprobación del flujo bruscamente variad



Bibliografía y Recursos Informáticos

Bibliografía Básica

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2. Bertin, J.J. (1986) “Mecánica de Fluidos para Ingenieros”, Edit. Prentice may- Hispanoamericana, S.A., México.

3. Bonilla G.,R. y Salinas Q., L.E., (1974) “Modelos Hidráulicos, Apuntes”, Esc. Sup. de Ingeniería y Arquitectura, Inst. Politécnico

Nacional, México.

4. Camargo H., G. y Salazar S., D. (1980) “Elementos de Hidráulica para Ingenieros”, Depto. De irrigación, Univ. Autónoma

Chapingo, Chapingo, Méx..

5. Chaudry, M.H. (1993) “Open Channel Flow”, Prentice Hall, New Jersey, USA.

6. Chow, V.T. (1982), “Hidráulica de los Canales Abiertos”, Edit. Diana, México, D.F.

7. Fox y McDonalds (1986) “Introducción a la Mecánica de Fluidos”, 2ª. Edición Actualizada, Nueva Editorial Interamericana, S.A.

de C.V., México, D.F.

8. French, Richard H., (1988) “Hidráulica de Canales Abiertos”, 1a. Edición Libros McGraw Hill Interamericana de México, S.A. de

C.V., México.

9. I.I.E.- C.F.E. (1983) “Manual de Diseño de Obras Civiles- Hidrotécnia- Hidráulica A.2.15. Técnicas Experimentales”, Instituto de

Investigaciones Electriocas, Comisión Federal de Electricidad, México.

10. King, Wisler y Woodburn (1982) “Hidráulica”, 1a. Reimpresión a la Edición Editorial Trillas, S.A. de C.V., México, D.F., agosto

de 1982.

11. López L., A. y Villarino O., L. (1960) “Regímenes Gradual y Bruscamente Variados”, Depto. De Irrigación, Esc. Nacional de

Agricultura, Chapingo, Méx.

12. Rodríguez G., J.J. (1984) “Estudio Experimental de la Obra de Excedencias de la Presa Erendira, Estado de Guerrero”, Tesis

Profesional, Univ. Autónoma Chapingo, Chapingo, México.

13. Sotelo A., G. “Hidráulica II, Apuntes”, Facultad de Ingeniería, UNAM, México.

14. White F.M. (1984) “Mecánica de los Fluidos”, Libros Mc Graw Hill de México, S.A. de C.V., México.

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