Curso de Hidráulica a Superficie Libre
Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
Centro de Estudios Hidráulicos
Juan David Rodriguez (juanrodace)
El transporte de los líquidos es esencial en la naturaleza y en gran parte de los proyectos de ingeniería que involucren los recursos hidráulicos. Los canales 'abiertos' (llamados así, por estar expuestos a la atmosfera) son estructuras de transporte naturales o artificiales que normalmente tienen una parte superior abierta como el caso de los ríos, arroyos y canales artificiales. Una característica importante del flujo en canal abierto es que tiene una superficie libre que se encuentra a presión atmosférica. El flujo en un canal abierto o a superficie libre, también puede ocurrir en conductos con la parte superior cerrada, como el caso de tuberías y alcantarillas, siempre que el conducto fluya parcialmente lleno.
En este curso, se estudiarán las características del transporte de líquidos en condiciones de flujo a superficie libre, sus características, clasificación, usos y aplicaciones. Es importante resaltar que el análisis del flujo en canales abiertos es necesario para la planeación, diseño y operación de todo tipo de proyectos que involucren recursos hidráulicos, tales como suministro de agua, generación de energía, gestión del riesgo, estructuras en ríos y drenaje urbano.
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A continuación, se presenta el contenido general del curso. Si desea acceder a un cronograma detallado, ingrese acá: ).
| Microcontenido | Detalle |
|---|---|
| Definiciones. | Se presentan los conceptos y definiciones básicas del transporte de fluidos, propiedades de flujo, características geométricas, cinéticas y dinámicas, y características en general del transporte de fluidos en condición de flujo a superficie libre. |
| Clasificación de flujos. | Se presenta la clasificación de los sistemas hidráulicos a superficie libre eb función de sus variables y características. |
| Distribución de velocidades. | Se presentan las características y propiedades de la distribución de velocidades típica en la sección transversal de cauce natural y artificial. |
| Distribución de presiones. | Se presentan las características y propiedades de la distribución de presiones en una sección transversal del transporte de fluidos a a superficie libre. |
| Microcontenido | Detalle |
|---|---|
| Conservación de la Energía. | Se presenta la ecuación fundamental de conservación de la energía en canales o conductos con flujo a superficie libre en condición de flujo permanente, ecuación de Bernoulli, linea de corriente. |
| Energía Específica. | Se presenta la definición de la energía específica y curva específica. |
Esta asignatura que pertenece al núcleo de formación profesional específica (NFPE) aporta al desarrollo de los siguientes resultados de aprendizaje:
- Describir correctamente los conceptos relacionados con el transporte de fluidos en sistemas a superficie libre en condiciones permanentes.
- Identificar problemas de transporte de fluidos en sistemas a superficie libre en condiciones permanentes.
- Relacionar e interpretar conceptos relacionados con transporte de fluidos en sistemas a superficie libre, sus propiedades y características, considerando competencias matemáticas y científicas, a partir de principios y leyes fundamentales de la ciencia para la compresión de problemas teóricos y prácticos de hidráulica a superficie libre con sus controles y características, fenómenos locales, flujo uniforme y flujo variado.
- Resolver de manera adecuada problemas relacionados con el transporte de fluidos en sistemas a superficie libre en condiciones permanentes, considerando flujo uniforme y flujo variado.
- Aplicar técnicas, métodos y/o herramientas computacionales para procesar datos, modelar, simular y/o realizar modelos experimentales con el transporte de fluidos en sistemas a superficie libre en condiciones permanentes.
- Evaluar datos y resultados obtenidos de modelos analíticos, numéricos y experimentales de sistemas hidráulicos a superficie libre en condiciones permanentes.
- Encontrar conclusiones lógicas y coherentes a partir de los resultados de modelos analíticos, numéricos y experimentales obtenidos y con criterio ingenieril de sistemas hidráulicos a superficie libre en condiciones permanentes.
- Interpretar requerimientos y necesidades de los sistemas hidráulicos a superficie libre y los traduce en proyectos de ingeniería, considerando las variables de orden técnico y las restricciones aplicables.
- Contrastar diferentes alternativas de solución en los sistemas hidráulicos a superficie libre según los requerimientos y restricciones del contexto económico, legal, social y ambiental, y selecciona la alternativa más adecuada.
- Calcular la solución propuesta en transporte de fluidos en sistemas hidráulicos a superficie libre, haciendo uso de los métodos, técnicas, normas y estándares apropiados.
- Comunicar ideas de forma oral, escrita y gráfica de manera efectiva con una variedad de audiencias.
- Desarrollar actividades de manera eficaz en un equipo con actitud de liderazgo, aportando a entorno colaborativo e inclusivo, estableciendo metas y cumpliendo objetivos.
- Reconocer comportamientos éticos y asume responsabilidad por los proyectos y trabajos realizados, tomando decisiones de manera informada y justa.
- Adquirir y aplicar nuevo conocimiento según sea necesario, utilizando estrategias apropiadas de aprendizaje.
El estudiante es considerado el centro del proceso de aprendizaje, aprendiz activo en ingeniería, que construye habilidades que le van a permitir aprender por sí mismo y autorregular el aprendizaje. Es una persona seriamente comprometida con el desarrollo del país y la solución de problemas y necesidades, considerando aspectos de sostenibilidad.
En general, las metodologías de enseñanza aprendizaje implementadas en las asignaturas del programa buscan propiciar la apropiación de conceptos, el desarrollo de competencias y resultados de aprendizaje definidas por el mismo. A continuación, se listan las metodologías que son desarrolladas:
- Clase magistral: El profesor presenta los temas a manera de exposición utilizando, en lo posible, ayudas didácticas. Esta metodología favorece el razonamiento del estudiante cuando el profesor no solo expone conceptos, sino que también propicia la participación del estudiante haciendo preguntas y generando discusiones y diálogos que conllevan a la ampliación de los temas, a la comparación y relación entre conceptos, la solución de dudas y la explicación de casos prácticos.
- Talleres y trabajos en grupo: Se aplica esta metodología con el fin de solucionar problemas prácticos o para que los estudiantes afiancen conceptos, compartan sus ideas y experiencias, debatan un tema, realicen ejercicios, encuentren relaciones entre teoría y práctica, y practiquen la redacción de documentos.
- Aprendizaje basado en problemas: En este caso el profesor propicia la actividad del estudiante, orientada al desarrollo de habilidades en cuanto a la búsqueda y manejo de información y además, al desarrollo de las habilidades de investigación, puesto que los estudiantes tendrán que, a partir de un problema, averiguar y comprender qué es lo que pasa y lograr una solución adecuada. El problema es el punto de partida para adquirir e integrar nuevos conocimientos y lograr diversas competencias, tales como: resolución de problemas, toma de decisiones, trabajo en equipo, argumentación, entre otras.
- Estudio de casos: A partir de la descripción de una determinada situación real o ficticia que tiene que ver con la temática de un curso o conjunto de cursos, se propicia su análisis y discusión. El estudio de casos requiere generalmente, de aproximaciones disciplinarias e interdisciplinarias que permiten a los estudiantes aplicar los conocimientos adquiridos. Se deben exigir informes escritos sobre el proceso y los resultados del estudio.
- Proyectos: Los proyectos tienden a la solución de problemas reales, para lo cual el estudiante, bajo la orientación del profesor, trabaja con rigor científico y metodológico. El objetivo de esta actividad es, por una parte, iniciar a los estudiantes en procesos de indagación y por otra, propiciar la relación teoría – práctica, a partir del trabajo sobre problemas que correspondan al ámbito teórico o al ámbito de la realidad social y profesional.
- Prácticas y simulaciones: por medio de esta estrategia y gracias al uso de equipos y herramientas de laboratorio, el estudiante tiene la oportunidad de buscar y procesar información, profundizar sus conocimientos y ensayar diversas alternativas de solución a problemas reales o simulados.
La evaluación del aprendizaje en la Escuela según el Plan Permanente de Revisión y Renovación Curricular (2021) es asumida como un proceso formativo y complejo, que se debe caracterizar por ser integral, sistemática, variada, interpretativa y continua, y que permite evaluar el logro de los resultados de aprendizaje establecidos, e identificar las fortalezas y dificultades del proceso de aprendizaje para fomentar el cambio de actitudes y prácticas de aprendizaje y enseñanza.
Existen dos tipos de evaluación que son: la formativa, que evalúa para ayudar a aprender, corregir los errores, evitar el fracaso, enseñar a estudiar, estimular el esfuerzo continuado a lo largo del curso y está integrada en el proceso enseñanza- aprendizaje, y la sumativa que tiene como fin evaluar para calificar o certificar y se reporta al final del proceso.
La evaluación de cada tercio considera evaluaciones individuales y grupales:
- Evaluaciones teóricas estructuradas, frente a las cuales el estudiante escoge la respuesta que considere correcta.
- Evaluaciones teóricas abiertas, frente a las cuales el estudiante contesta o presenta una respuesta breve basada en identificación de conceptos y problemas.
- Evaluaciones abiertas individuales, de resolución de ejercicios a través de aplicación de fórmulas, algoritmos y procedimientos que requieren la adquisición de ciertos grados de mecanización.
- Evaluaciones abiertas grupales, de resolución de ejercicios a través de aplicación de fórmulas, algoritmos y procedimientos que requieren la adquisición de ciertos grados de mecanización.
- Evaluaciones de proyectos grupales, de resolución de problemas reales bajo la orientación del profesor, con rigor científico y metodológico.
Particularmente, en cada tercio se tendrán en cuenta los siguientes porcentajes para las diferentes actividades académicas:
| Activiad | Porcentaje |
|---|---|
| Talleres | 25% |
| Quizzes | 25% |
| Examen | 50% |
| Participación | +pts extra |
| Asistencia | min 70% |
- Evaluaciones teóricas orales, frente a las cuales el estudiante contesta o presenta una respuesta breve basada en la preparación de las prácticas e identificación de conceptos y procedimientos.
- Evaluación de informes escritos de prácticas de laboratorio.