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Obras Hidráulicas - Programa


CARRERA

NIVEL

HORAS SEMANALES

HORAS TOTALES

Ingeniería Civil 10º semestre 4 horas

64 horas

PRERREQUISITO: Hidráulica

CORREQUISITO: 

Fecha de revisión: enero de 2002

JUSTIFICACIÓN

La diversidad de obras hidráulicas utilizadas con distintos propósitos exigen del ingeniero un criterio acertado para la selección de la alternativa más apropiada.  Mediante el ejercicio de la hidráulica y considerando las condiciones del ecosistema donde se proyecta la obra, el ingeniero deberá proponer alternativas que respondan de manera adecuada al propósito primordial de la obra.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar obras hidráulicas mediante el estudio de diversas alternativas teniendo en cuenta las condiciones hidráulicas y del ecosistema donde se proyectan de manera que se proponga una solución técnica adecuada con viabilidad económica.

CONTENIDO RESUMIDO Horas
1.   Introducción
2.  
Obras de desviación
3.   Obras de almacenamiento
4.  
Obras de captación
5.  
Compuertas y válvulas
6.  
Obras de control
7.  
Obras de conducción
8.  
Obras de protección
9.  
Obras de drenaje
10.
Modelos Hidráulicos
2
4
14
4
10
14
4
4
4
4
PROGRAMA DETALLADO
1.  INTRODUCCIÓN

Alcance y objetivo del curso.

Descripción del programa.

Comentarios sobre la bibliografía básica.

Utilización del agua.

Reseña histórica.

Elementos constitutivos de un aprovechamiento.

Clasificación las obras hidráulicas: De contención, de conducción, de defensa, especiales.

 2.  OBRAS DE DESVIACIÓN

 Obras de desviación para incremento del caudal aprovechable.

Transvase

Obras de desviación para facilidad de construcción.

Determinación del caudal máximo 

Sistemas de desviación.

Secuencia de construcción.

Ejemplos ilustrativos.

3.  OBRAS DE ALMACENAMIENTO

Tipos genéricos de presa: http://www.construaprende.com/Tesis3/Indice.html

Clasificación de las presas: Flexibles y rígidas. Ver tipos, ejemplos y fuerzas que actúan en: http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/dam/index.html

Criterios para la selección del tipo de presa : Localización, fundación, materiales y dimensiones.

Aspectos geotécnicos.

Presas de concreto vaciado en bloques y en capas compactadas : Materiales y construcción, cargas y estabilidad, análisis estructural.

Presas de tierra y enrocado: materiales y construcción, control de filtraciones, tensiones y estabilidad, deformaciones y asentamiento.

Obras anexas a las presas.

Fallas de presas. Falla de la presa Teton: http://www.xgiguy.com/Teton%20Dam%20Failure_files/frame.htm

Otras fotos de la Presa Teton: http://www.pn.usbr.gov/dams/Teton.shtml

Análisis de hipótesis de la ruptura: http://www.etcg.upc.es/asg/msweb/pdf/T2-04-TetonDam.PDF

Secuencia de la ruptura: http://ponce.sdsu.edu/teton_dam_failure_photos.html

Azudes. Diseño geométrico.

Percolación.

Ejemplos ilustrativos. Curso interactivo de presas en http://www.simscience.org/cracks/index.html

Diferentes tipos de presas y obras hidráulicas: http://www.structurae.de

 4.  OBRAS DE CAPTACIÓN

Obras de toma en corriente: de fondo y laterales.

Obras de toma en embalses: Torres aisladas e incorporadas a la presa, sumergidas y expuestas, verticales e inclinadas.

Criterios de selección y localización.

Ventajas  y desventajas.

Control de sedimentos, desarenado.

Ejemplos ilustrativos.

5.  COMPUERTAS Y VÁLVULAS

Funciones de las compuertas.

Clasificación según su forma, operación y localización.

Características generales y consideraciones de diseño.

Funciones de las válvulas.

Clasificación según su operación y localización.

Criterios de selección y consideraciones de diseño.

Ejemplos ilustrativos.

6.  OBRAS DE CONTROL

 Función y clasificación de las obras de control: Obras de descarga y disipadores de energía.

Estructuras de descarga en el cuerpo de la presa : sifón invertido y aliviadero de excesos 

Tipos de vertederos.

Diseño del vertedero : Avenida de diseño, borde libre.

Sedimentación del embalse.

Descarga de fondo.

Descarga de aguas turbinadas.

Tipos de disipadores de energía.

Resalto hidráulico.

Criterios de diseño para estructuras de impacto, de caída y deflectores.

Ejemplos ilustrativos.

7.  OBRAS DE CONDUCCIÓN

Clasificación de las obras de conducción.

Conducción a superficie libre, a baja presión y alta presión.

Criterios para el trazado y determinación de la sección hidráulica.

Canal y tanque de carga.

Túneles y pozos.

Aspectos geológicos y geotécnicos.

Estabilidad de las excavaciones.

Diseño estructural del soporte de construcción y el revestimiento permanente.

Trampa de aire, trampa de grava y almenara.

Tubería de alta presión: tipos de material, clasificación, golpe de ariete, diseño estructural de la tubería, obras de apoyo y anclaje.

Ejemplos ilustrativos.

8.  OBRAS DE PROTECCIÓN

Criterios generales.

Tipos de protección en cauces, orillas, taludes y obras civiles.

Diseño de enrocados.

Socavación de pilas y estribos de puentes.

Diques, espolones, Rompeolas.

Obras de defensa con gaviones.

9.  OBRAS DE DRENAJE

Drenaje transversal de carreteras.

Tipos y formas de las alcantarillas.

Alcantarillas de cajón en concreto y alcantarillas metálicas en lámina corrugada.

Diseño estructural e hidráulico de las alcantarillas.

Estructuras de entrada y de salida.

Drenaje superficial.

Ejemplos ilustrativos.

10  MODELOS HIDRÁULICOS

Nociones y conceptos generales.

Escala y ventajas de su empleo, finalidad de los modelos hidráulicos.

Leyes de similitud parcial : Reynolds, Froude, Mach, Weber y Euler.

Semejanza geométrica, cinemática y dinámica.

Clasificación de los modelos Hidráulicos en simples y complejos. 

Modelos distorsionados y no distorsionados.

Basculamiento de un modelo

Ejemplos ilustrativos.

METODOLOGÍA

El profesor orientará el aprendizaje de los temas propuestos en el contenido motivando la participación del estudiante de manera que este se sienta partícipe en la construcción de su saber, en el desarrollo de sus habilidades y en la formación de sus valores.  El estudiante adquirirá un completo entendimiento de los conceptos fundamentales que requiere la asignatura mediante una aproximación cercana a los fenómenos con apoyo de imágenes, descripciones, experimentos y ejemplos; podrá llevar a cabo cualquier desarrollo demostrativo y sabrá aplicar lo métodos y expresiones para la solución de los problemas relacionados con la asignatura incluyendo el uso de herramientas tecnológicas actuales como software especializado.

Se programarán visitas a diversas obras existentes o en construcción.

EVALUACIÓN

La evaluación deberá responder con la metodología propuesta y será definida en acuerdo con profesor y estudiantes.

BIBLIOGRAFÍA

BERGA, L.  Dam Safety.   Editorial Balkema, 1998

CHOW, Ven Te. Hidráulica de canales abiertos.  Editorial McGraw Hill, 1995

ORTIZ, Flórez Ramiro.  Pequeñas Centrales Hidroeléctricas.  Editorial McGraw Hill, 2001

PORTLAND CEMENT ASSOCIATION.  Presas Pequeñas de Concreto.  Editorial LIMUSA, 1978

TORRES, Herrera Francisco.  Obras Hidráulicas.  Segunda edición.  Editorial LIMUSA, 1987

ZOPPETTI, Judez Gaudencia.  Centrales Hidroeléctricas: su estudio, montaje, regulación y ensayo.  Editorial Gustavo Gili, 1979

PREPARADO POR:

Coordinador de área:  Juan Fernando Barros Martínez