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Ingeniería y arquitectura
- Doble Grado en Ingeniería Civil e Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos
- Doble Grado en Ingeniería en Tecnologías y Servicios de Telecomunicación / Grado en Ciencia e Ingeniería de Datos
- Doble Grado en Ingeniería Informática del Software / Grado en Matemáticas
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- Grado en Ciencia e Ingeniería de Datos
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Hidráulica e Hidrología
- Construcciones Civiles
- Hidrología
- Prácticas de Aula/Semina (7 Horas)
- Clases Expositivas (28 Horas)
- Prácticas de Laboratorio (7 Horas)
- Tutorías Grupales (2 Horas)
Se plantea como objetivo general de la Hidráulica el lograr, por parte del estudiante, un conocimiento básico del flujo del agua, lo que le permitirá disponer de la base necesaria para acometer la resolución de problemas concretos. Tiene, por tanto, carácter introductorio. Pero además de este enfoque, conviene profundizar en algunas aplicaciones específicas de utilidad inmediata; es lo que denominaremos aspecto tecnológico de la asignatura, considerando el más significativo el proyecto de instalaciones de transporte de agua por conducciones forzadas y en lámina libre, que además servirá de base al diseño de obras hidráulicas, materia que se cursará posteriormente.
Se presentarán los conceptos más importantes de la Hidráulica en cuanto a la consideración del agua como un fluido newtoniano e incompresible, desde la Mecánica más simple, de manera que no se tenga en cuenta los cambios de estado físico, como son la vaporización, ni las transformaciones químicas como la combustión. Si, por último, se considera la transformación de la energía del fluido en energía mecánica o viceversa, llegaremos de forma natural a la parte de la disciplina en la que se tratan las máquinas hidráulicas, fundamentalmente las bombas centrífugas. Además, aunque de forma no sistemática, se introducirán transversalmente los principales conceptos de la experimentación y la simulación numérica con ordenador mediante CFD, herramientas básicas en la Ingeniería Civil actual, y particularmente, en la Hidráulica.
En la parte de Hidrología se introducirán los principios básicos del comportamiento del agua en el medio físico, tanto superficial como subterráneo, prestando especial atención a la afección que aquella produce en las construcciones civiles (por ejemplo, puentes, carreteras, etc.).
Para situar la asignatura de Hidráulica e Hidrología dentro del Grado en Ingeniería Civil de la Escuela Politécnica de Mieres es necesario precisar que en la concepción, diseño, construcción y mantenimiento de servicios hidráulicos y proyectos de infraestructuras de obras públicas y de construcciones civiles, los fenómenos de transporte tienen una importancia capital.
El objetivo fundamental de la asignatura es conseguir que el alumno sea capaz de aplicar todos los resultados de aprendizaje en el diseño, proyecto, explotación y mantenimiento de estructuras e infraestructuras hidráulicas, en un contexto de trabajo interdisciplinar de ámbito universal; ese aprendizaje tiene como pilares la asimilación y comprensión de los conceptos ingenieriles y la memorización de los principios fundamentales relacionados con la disciplina.
La asignatura de Hidráulica e Hidrología pertenece al módulo Común a la Rama Civil y se estudia en el primer cuatrimestre del segundo curso. La materia correspondiente es MT12 – Gestión de Recursos Hídricos. Precede a las asignaturas de Hidrología Superficial y Subterránea, y de Gestión de Recursos Hídricos.
Los conocimientos previos necesarios para abordar con éxito la asignatura son: física, termodinámica, mecánica, cálculo deferencial e integral y estadística. Se considera conveniente, por tanto, haber cursado y superado las asignaturas de primer curso: Cálculo, Mecánica y Termodinámica y Estadística.
Todas las competencias básicas del grado CB1 a CB5.
Competencias generales del módulo Común:
CG.01: Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.
CG.02: Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en la construcción de una obra pública, y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia en la construcción dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuarios de la obra pública.
CG.04: Capacidad para proyectar, inspeccionar y dirigir obras, en su ámbito.
CG.05: Capacidad para el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos, en su ámbito.
CG.06: Capacidad para el mantenimiento, conservación y explotación de infraestructuras, en su ámbito.
CG.07: Capacidad para realizar estudios y diseñar captaciones de aguas superficiales o subterráneas, en su ámbito.
Las competencias específicas del módulo Común que se pretenden desarrollar son:
CC.07: Conocimiento de los conceptos y los aspectos técnicos vinculados a los sistemas de conducciones, tanto en presión como en lámina libre.
CC.08: Conocimiento de los conceptos básicos de hidrología superficial y subterránea.
Los resultados de aprendizaje son:
Ser capaz de determinar los esfuerzos ejercidos por un fluido en reposo sobre un cuerpo total o parcialmente sumergido en él.
Ser capaz de determinar los esfuerzos ejercidos por un fluido en movimiento en régimen permanente sobre los contornos o sobre cuerpos total o parcialmente sumergidos en él.
Ser capaz de determinar los caudales y las pérdidas de carga en una red de tuberías en condiciones de flujo permanente.
Ser capaz de determinar la forma de la superficie libre en canales y cauces de sección fija en condiciones de flujos permanentes y gradualmente variados.
Conocer y comprender los fenómenos asociados al ciclo hidrológico natural e intervenido.
Ser capaz de determinar la altura media de precipitación en una cuenca, así como su distribución espacial y temporal, con base a los datos disponibles de estaciones pluviométricas.
Ser capaz de planificar, diseñar y ejecutar campañas de medidas de caudales en ríos.
Ser capaz de evaluar los caudales de escorrentía que origina un aguacero en una cuenca mediante la aplicación del método racional.
Ser capaz de calcular los caudales máximos que se pueden producir en una determinada sección de un cauce.
Conocer y comprender los fenómenos básicos relacionados con la hidrología subterránea.
Unidad Didáctica I: Conceptos Básicas de la Hidráulica.
Tema 1: Introducción a la hidráulica.
- Concepto de fluido.
- Propiedades termodinámicas (Presión, densidad, temperatura).
- Condición de no deslizamiento.
- Viscosidad.
- Tensión superficial.
- Presión de vapor.
Tema 2: Hidrostática. (Práctica).
- Tensiones.
- Fuerzas sobre superficies planas.
- Fuerzas sobre superficies curvas.
- Flotabilidad.
Tema 3: Cinemática.
- Descripción Lagrangiana y Euleriana.
- Trayectorias, líneas de corriente y líneas de traza.
- Aceleración.
Tema 4: Hidrodinámica.
- Bernouilli.
- Volúmenes de control.
- Navier-Stokes.
- Flujo laminar y turbulento.
- Semejanza.
- Capa Límite.
- Arrastre y sustentación.
Unidad Didáctica II: Aplicaciones ingenieriles.
Tema 5: Flujo de fluidos en condiciones forzadas. (Práctica).
- Caudales, presiones, pérdidas de carga.
- Cálculo de redes de depósitos y tuberías.
Tema 6: Máquinas de fluidos incompresibles.
- Bombas centrífugas.
Tema 7: Flujo estacionario en lámina libre. (Práctica).
- Canales.
- Resalto hidráulico.
- Rebosaderos y compuertas.
Unidad Didáctica III: Introducción a la Hidrología.
Tema 8: El ciclo Hidrológico.
- Concepto.
- Fenómenos integrantes.
- Datos y precisión hidrológica.
- El balance hídrico a pequeña y gran escala.
Tema 9: Principios de Hidrología superficial.
- Precipitación y evapotranspiración.
- Generación y propagación de la escorrentía superficial.
- Aforo de corrientes y estudio de crecidas.
- El agua en las obras lineales: carreteras, ferrocarriles y puentes.
Tema 10: Principios de Hidrología Subterránea.
- Movimiento del agua en medios permeables, Ley de Darcy.
- Hidráulica de pozos.
Tema 11: Principios de Hidroecología.
Se realizarán tres prácticas de laboratorio (7h), procurando abarcar cuatro temas:
PL1: Empuje hidrostático sobre cuerpos en reposo (1,25h).
PL2: Medida experimental de caudales: tubo de Venturi, placa de orificio y rotámetro (2h).
PL3: Flujo en tuberías y flujo en caudales: medida de pérdidas de carga y de caudales (3,75h).
La metodología empleada para alcanzar los resultados del aprendizaje, está en función de los criterios propuestos en la memoria de verificación, según la cual, clasifica a esta asignatura del tipo T2; y que corresponde aproximadamente a un aprendizaje de:
• Clases expositivas: 26 horas.
• Prácticas de laboratorio/campo/informática: 7 horas.
• Prácticas de aula: 7 horas.
• Tutorías grupales: 2 horas.
• Sesiones de evaluación: 3 horas.
Correspondiendo a:
• Trabajo presencial de profesor y alumnos: 45 horas.
• Trabajo personal del estudiante: 70 horas.
La metodología utilizada consistirá en:
Clase expositiva de teoría y prácticas de tablero: una presentación expositiva de cada uno de los temas, por parte del profesor de la asignatura. Será impartida a todos los alumnos conjuntamente, según los grupos de teoría establecidos, no necesariamente como lección magistral, sino procurando una participación activa del alumnado en la dinámica de las mismas. Se desarrollarán los contenidos teóricos de la asignatura, combinados con la resolución de problemas y ejercicios, poniendo a disposición de los estudiantes los materiales necesarios para su comprensión.
Las prácticas de aula serán impartidas a los grupos de alumnos establecidos, y van a permitir realizar actividades de discusión teórica o preferentemente prácticas realizadas en el aula que requieren una elevada participación del estudiante, incluyendo exposiciones orales de algún caso real o pequeño trabajo de investigación relacionado con la asignatura. Se procurará que el desarrollo de los conceptos sea paralelo al seguido en las clases expositivas, para que el alumno encuentre una mayor facilidad en su asimilación.
Clases prácticas de laboratorio: Tienen lugar en los laboratorios docentes del Departamento de Energía (Áreas de Ingeniería Hidráulica y Mecánica de Fluidos), o en las aulas de informática de la Escuela. Se propondrá la resolución de diferentes prácticas o experimentos, que serán desarrolladas por los alumnos durante la clase práctica y posteriormente calificadas por el profesor. También se puede proponer la realización de un trabajo con una determinada temática, consensuado entre alumno y profesor, para su posterior exposición oral en clase; dicho trabajo se estructurará de forma similar a la de un artículo científico, por lo que la extensión máxima no excederá las 15 páginas. También se convocará el ya tradicional Concurso de Ingenios Hidráulicos y Aerodinámicos, organizado por el Área de Ingeniería Hidráulica en colaboración con el Área de Mecánica de Fluidos (Departamento de Energía) y patrocinado por empresas del sector, y que consiste en la resolución de un problema práctico y experimental, con un nivel de dificultad elevado, relacionado con el temario de la asignatura; el resultado final será el diseño y construcción de un prototipo para su ensayo en cualquiera de los laboratorios docentes del Departamento (también de los Departamentos que colaboren en cada edición). Por último, se procurará realizar alguna visita de campo, para que los alumnos conozcan alguna de las obras, instalaciones, empresas o instituciones del sector.
Tutorías grupales: Serán actividades programadas de seguimiento del aprendizaje en las que el profesor se reúne con un grupo de estudiantes para orientar sus labores de estudio y aprendizaje autónomo y de tutela de trabajos dirigidos o que requieren un grado de asesoramiento muy elevado por parte del profesor. Están orientadas a resolver aquellos aspectos que más interesen a los alumnos, por lo que se considera muy importante la participación activa y no solo la mera asistencia.
Con objeto de facilitar y racionalizar la organización docente de la Universidad, se propone la siguiente tipología de modalidades organizativas:
- Presenciales:
- Clases expositivas.
- Prácticas de aula/Seminarios.
- Prácticas de laboratorio/campo/aula de informática/aula de idiomas.
- Prácticas clínicas hospitalarias.
- Tutorías grupales.
- Prácticas externas (en otras instituciones o empresas).
- Sesiones de evaluación.
- No presenciales:
- Trabajo autónomo.
- Trabajo en grupo.
En la tabla adjunta se recoge la planificación temporal en la que se contemplan el conjunto de actividades que deberán ser realizadas (esta organización tiene carácter orientativo):
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | CE | PA | PL | TG | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total | ||
Introducción a la hidráulica | 10 | 3 | 1 | 1.5 | 5.5 | 4.5 | 4.5 | |||||
Hidrostática | 10 | 3 | 0.5 | 1.25 | 4.75 | 6.5 | 6.5 | |||||
Cinemática | 8 | 2 | 1 | 3 | 5 | 5 | ||||||
Hidrodinámica | 25.5 | 4 | 1.5 | 2 | 7.5 | 10 | 8 | 18 | ||||
Flujo de fluidos en condiciones forzadas | 15.5 | 3 | 1.5 | 2.5 | 7 | 8.5 | 8.5 | |||||
Máquinas de fluidos incompresibles | 8 | 2 | 1 | 3 | 5 | 5 | ||||||
Flujo estacionario en lámina libre | 15.5 | 3 | 1.5 | 1.25 | 5.75 | 8.5 | 8.5 | |||||
El ciclo Hidrológico | 7 | 1 | 1 | 1.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | |||||
Principios de Hidrología superficial | 6 | 2 | 2 | 4 | 4 | |||||||
Principios de Hidrología Subterránea | 6 | 2 | 2 | 4 | 4 | |||||||
Principios de Hidroecología | 3.5 | 1 | 1 | 2.5 | 2.5 | |||||||
Total | 115 | 26 | 7 | 7 | 2 | 3 | 45 | 10 | 60 | 70 |
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 26 | 23% | 39% |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 7 | 6% | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | 7 | 6% | ||
Prácticas clínicas hospitalarias | 0 | 0% | ||
Tutorías grupales | 2 | 2% | ||
Prácticas Externas | 0 | 0% | ||
Sesiones de evaluación | 3 | 3% | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | 10 | 9% | 61% |
Trabajo Individual | 60 | 52% | ||
Total | 115 |
NOTA: Metodología no presencial en caso de situación excepcional:
En caso de que en un futuro haya una nueva alerta sanitaria y se incluya un confinamiento, las clases presenciales se sustituirán por clases a través del Microsoft Teams (u otras herramientas análogas); y la salida de campo se cambiará por explicaciones no presenciales, videos o apuntes explicativos adicionales. En el caso de que se deban incluir estas actividades de docencia no presencial, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.
La evaluación del aprendizaje de los estudiantes en la asignatura correspondiente a Hidráulica e Hidrología se realizará mediante los siguientes medios:
- Examen final sobre todo el temario desarrollado durante el curso (60%).
- Evaluación de los trabajos desarrollados en las clases prácticas de laboratorio (40%).
Se tendrá en cuenta, a la hora de calificar las pruebas:
- Orden, limpieza y presentación general.
- Redacción adecuada y ausencia de faltas de ortografía. Claridad, estructura lógica y nivel de detalle de la resolución.
- Uso de unidades correctas. Se considerará especialmente grave el uso de unidades que no mantengan la coherencia dimensional de las ecuaciones.
- Validez de los resultados, sin que estos sean disparatados o físicamente imposibles.
- Todo trabajo escrito entregado fuera de plazo no será evaluado.
Para aprobar la asignatura, la suma global habrá de ser igual o superior al 50%, siendo necesario que la calificación en cada uno de los apartados sea igual o superior al 40% de su valor.
En Prácticas de Aula y Tutorías Grupales se tendrá en cuenta la participación activa del alumnado. Se podrá valorar la asistencia a las Clases Teóricas, Prácticas de Aula y Tutorías Grupales, siempre y cuando la misma supere el 80%.
Las calificaciones obtenidas en Prácticas de Aula y Tutorías Grupales, y de las Prácticas de Laboratorio, se mantendrán solamente en las convocatorias extraordinarias del curso académico presente.
Tendrán carácter recuperable aquellas partes escritas de la evaluación (examen final, prácticas de laboratorio) y no lo tendrán las partes de asistencia. Un alumno se podrá presentar a la recuperación siempre y cuando no haya superado una o varias de las actividades. El procedimiento de evaluación de la recuperación de una actividad será el mismo que el de la actividad que la origina.
La evaluación diferenciada de los alumnos con derecho a la misma se realizará sobre el 100% de los contenidos correspondientes al examen final y los no presenciales descritos anteriormente (documentación de los trabajos prácticos, sin necesidad de asistir a clase y sin que se les penalice por ello), con la misma media ponderada que figura al inicio de este epígrafe.
Evaluación Excepcional ante una nueva alerta sanitaria:
De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados. En cuaqluier caso, se procurará no modficar los contonidos ni la estructura ni formato del examen, para que los alumnos tengan claro desde el comienzo de curso el nivel que se necersita alcanzar, y que se encuentra en los exámenes ejemplo que se suben en los distintos apartados del Campus Virtual. Para mayor comodidad, sería posible modificar alguna de las partes de teoría para que se pudiera realizar en formato tipo test.
Básica:
•Blanco, E., Fernández, J., y Velarde, S. “Sistemas de Bombeo”. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Oviedo. 1994.
•Chow, V.T.; .Maidment, D.R.; .Mays, L.W. Hidrología Aplicada. Mc Graw Hill Interamericana. 1994
•Fox, R.W. y McDonald, A.T. “Introducción a la Mecánica de Fluidos” (4ª edición). Mc Graw–Hill. México D.F. 1995.
•Francini, J.B.; Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con Aplicaciones en Ingeniería. Mc Graw Hill. 1999
•Nania, L.S.; Gómez, M. Ingeniería Hidrológica. Grupo Editorial Universitario. 2004.
•Osuna, A.; Hidráulica. Hidráulica Técnica y Mecánica de Fluidos. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Colección Escuelas. Madrid. 2001.
•White, F.M. “Mecánica de Fluidos”. Mc Graw–Hill. México D.F. 1988.
Complementaria:
•Ballesteros, R. “Turbulencia”, Área de Mecánica de Fluidos, Universidad de Oviedo. 2003.
•Blevins, R.D. “Applied Fluid Dynamics Handbook”. Van Nostrand Reinhold. New York. 1984.
•Custodio, E.; Llamas, M.R. Hidrología Subterránea. Omega. 1976
•Gerhart, P., Gross, R., y Hochstein, J. “Fundamentos de Mecánica de Fluidos” (2ª edición). Addison-Wesley Iberoamericana. Wilmington (EEUU). 1995.
•Massey, B.S. “Mechanics of Fluids” (7th edition). Spon Press. 1998.
•Potter, M.C., y Wiggert, D.C. “Mecánica de Fluidos” (3ª edición). Thompson, México D.F. 2002.
•Rott, N. “A note on the history of the Reynolds number”. Annual Reviews of Fluid Mechanics. 1990.
•Shames, I.H. “Mecánica de los Fluidos” (3ª edición). McGraw–Hill. Santa Fé de Bogotá. 1995.
•Streeter, E.B., Wylie, E.B., y Bedford, K.W. “Mecánica de los fluidos” (9ª edición), McGraw–Hill Interamericana. 2000.
•Velarde, S., González, J., y Fernández, J. “Prácticas de Máquinas Hidráulicas”. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Oviedo. 1999.
Otros Recursos (Campus Virtual, Departamento de Energía de la Universidad de Oviedo, Área de Hidráulica):
•Transparencias de la asignatura.
•Cuadernos de prácticas.
•Documentación para la realización de los trabajos de exposición oral.