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Guía Docente 2017 - 18

Modelos de aplicación informática en hidráulica

Models of computer application in hydraulics

Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

Modalidad de enseñanza presencial

MODELOS DE APLICACIÓN INFORMÁTICA EN HIDRÁULICA

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MODELOS DE APLICACIÓN INFORMÁTICA EN HIDRÁULICA – Tlf: (+34) 968 27 88 18

Índice

MODELOS DE APLICACIÓN INFORMÁTICA EN HIDRÁULICA ........................................ 3

Breve descripción de la asignatura ................................................................................... 3

Requisitos Previos .............................................................................................................. 4

Objetivos .............................................................................................................................. 4

Competencias y Resultados de Aprendizaje. ................................................................... 5

Metodología ......................................................................................................................... 8

Temario ................................................................................................................................. 8

Relación con otras materias. ............................................................................................ 10

Sistema de evaluación ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.

Bibliografía y fuentes de referencia ................................................................................. 10

Web relacionadas .............................................................................................................. 12

Recomendaciones para el estudio y la docencia ................. ¡Error! Marcador no definido.

Material necesario ................................................................... ¡Error! Marcador no definido.


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Módulo: AMPLIACIÓN DE FORMACIÓN CIENTÍFICA.

Materia: MODELOS APLICADOS A LA INGENIERÍA.

Carácter: OBLIGATORIO.

Nº de créditos: 4.5 ECTS.

Unidad Temporal: SEGUNDO CURSO. PRIMER CUATRIMESTRE

Profesores de la asignatura: Dr. D. Javier Senent Aparicio, Dr. D. Julio Pérez Sánchez, Dr. D.

Francisco Javier Alcalá García

Email: [email protected]; [email protected]; [email protected]

Horario de atención a los alumnos/as: Martes 17:30-19:00.

Profesor coordinador de módulo, materia o curso: Dr. D. Javier Senent Aparicio

Breve descripción de la asignatura El control del agua es una compleja tarea, y su ámbito e importancia sigue aumentando. La

población que continúa creciendo, junto con sus siempre crecientes necesidades de agua,

contrasta con los limitados recursos hídricos. Por ello, es necesario modelar cauces, avenidas y

suministros de agua, de forma que nos permita simular escenarios complejos para la toma de

decisiones.

Las crecientes demandas en el suministro fijo de agua, nos ha llevado a una evolución

ininterrumpida de los procedimientos envueltos en el manejo de los recursos hídricos, así como en

la ciencia que los sustenta. Incluso los objetivos están evolucionando ante la necesidad de

protección del medio ambiente, tanto ahora como en el futuro, lo que nos conduce a una ampliación

en el ámbito de los proyectos concernientes, así como del control, mantenimiento y ampliación de

las infraestructuras hídricas existentes con la necesidad de modelar.

Los impactos de estos cambios serán inevitablemente reflejados en la forma en que los Ingenieros

de caminos, canales y puertos se preparan, siendo imprescindible que éstos conozcan y utilicen,

herramientas informáticas que le permitan modelar, planificar, diseñar y analizar redes hidráulicas

de forma eficaz y eficiente, por lo que en esta asignatura se aprenderá el uso de éstas

herramientas informáticas, que sirven a los Ingenieros para modelar redes y conocer su

comportamiento bajo ciertas condiciones de estudio.


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Brief Description

Water control is a complex task, and its scope and importance continues to grow. The population

continues to grow, along with their ever growing water needs, in contrast to the limited water

resources. It is therefore necessary to model channels, avenues and water supplies, so that allows

us to simulate complex scenarios for decision-making.

The increasing demands on the fixed supply of water, has led to a continuous evolution of the

procedures involved in the management of water resources as well as the science that supports

them. Even the goals are evolving from the need to protect the environment, both now and in the

future, which leads to an expansion in the scope of the projects concerned, and control,

maintenance and expansion of existing water infrastructure the need to model.

The impacts of these changes will inevitably be reflected in the way the engineers of roads, canals

and ports are prepared, they must be aware of and use, software tools that allow modeling,

planning, designing and analyzing hydraulic networks efficiently and efficient, so in this course will

learn to use these tools, serving engineers to model networks and study their behavior under certain

conditions of study.

Requisitos Previos Conocimientos informáticos.

Conocimientos de hidráulica e hidrología, teoría y aplicación.

Conocimientos de de Sistemas de información geográfica.

Objetivos En todas las obras hidráulicas cada vez más existe una tendencia y necesidad a la modelación de sistemas y redes, tanto en la fase de diseño como en la de explotación y mantenimiento, para lo que es necesario que nos apoyemos en concentos básicos dentro de la teoría de niveles y conozcamos herramientas informáticas que nos permitan simular estas redes bajo determinadas condiciones, objetivo principal de la asignatura.

El alumno aprenderá a planificar, diseñar e interpretar los resultados obtenidos en simulaciones de redes hidráulicas de forma que pueda:

Tomar decisiones referidas a operación, mantenimiento, ampliación sin gran riesgo y –por lo

tanto- mayor seguridad de éxito de redes hidráulicas y encauzamientos en lamina libre.


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Mejorar la solidez de una red, aspecto referido a evitar instalaciones y desinstalaciones (por

ejemplo, determinar dónde instalar los depósitos, válvulas y bombas), inundaciones, y

desabastecimientos.

Analizar una red en simulación estática o extendida (patrones de demanda: agrícola,

industrial, comercial y residencial).

Analizar la de Calidad del Agua (Tiempo de permanencia en un depósito, concentración de

cloro, hipoclorito, calcio, magnesio y otras sustancias en la red, depósitos, ...).

Analizar los sistemas de Protección contra Incendios (Disponibilidad de agua para

bomberos).

Realizar un estudio rápido y eficiente para asegurar el abastecimiento de la población

(presiones) en caso de ampliaciones.

Competencias y Resultados de Aprendizaje.

Competencias Generales del Título en el Marco Común Europeo de Referencia para las Lenguas

(MCER5) Comprender los puntos principales de textos claros y en lengua estándar si tratan sobre cuestiones que le son conocidas; ya sea en situaciones de trabajo, de estudio o de ocio.

(MCER7) Producir textos sencillos y coherentes sobre temas que le son familiares o en los que tiene un interés personal.

(MCER8) Describir experiencias, acontecimientos, deseos y aspiraciones, así como justificar brevemente sus opiniones o explicar sus planes.

Competencias generales del título en el Marco Español de Calificaciones para Educación Superior

(MECES1) Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

(MECES2) Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos o juicios.


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(MECES3) Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

(MECES4) Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser, en gran medida, autodirigido o autónomo.

(MECES5) Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas; a menudo, en un contexto de investigación.

Competencias transversales

Instrumentales

(T1) Capacidad de análisis y síntesis.

(T2) Capacidad de organización y planificación.

(T3) Comunicación oral y escrita en lengua nativa.

(T4) Conocimiento de una lengua extranjera

(T5) Conocimiento de informática relativo al ámbito de estudio

(T6) Capacidad de gestión de la información

(T7) Resolución de problemas.

Personales

(T14) Razonamiento crítico.

(T15) Compromiso ético

Sistémicas

(T16) Aprendizaje autónomo

(T17) Adaptación a nuevas situaciones

(T18) Creatividad e innovación

(T19) Liderazgo

(T23) Capacidad de reflexión.

Competencias generales de la Universidad (UCAM)

(UCAM1) Considerar los principios del humanismo cristiano como valores esenciales en el desarrollo de la práctica profesional.

(UCAM2) Ser capaz de proyectar los conocimientos, habilidades y destrezas adquiridos para promover una sociedad basada en los valores de la libertad, la justicia, la igualdad y el pluralismo.


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Competencias específicas

(FC1) Capacidad para abordar y resolver problemas matemáticos avanzados de Ingeniería, desde el planteamiento del problema hasta el desarrollo de la formulación y su implementación en un programa de ordenador. En particular, capacidad para formular, programar y aplicar modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo, proyecto, planificación y gestión, así como capacidad para la interpretación de los resultados obtenidos, en el contexto de la ingeniería civil.

(FC2) Comprensión y dominio de las leyes de la termodinámica de los medios continuos y capacidad para su aplicación en ámbitos propios de la ingeniería como son la mecánica de fluidos, la mecánica de materiales, la teoría de estructuras, etc.

Resultados de aprendizaje

Desarrollar problemas matemáticos avanzados de ingeniería

Saber formular modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo

Programar modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo.

Aplicar modelos analíticos y numéricos avanzados de cálculo Comprender y dominar las leyes de la termodinámica de los medios continuos


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Actividades presenciales:

Clases teórico – prácticas: Las clases teóricas serán sesiones que se utilizarán para explicar los contenidos del programa de la materia y guiar al alumno a través del material teórico, utilizando los aspectos especialmente relevantes y las relaciones entre los diferentes contenidos.

Las actividades prácticas, se podrán desarrollar tanto en el aula como en el Laboratorio de Ingeniería Civil, en las Aulas de Informática o, eventualmente, en cualquier empresa con que la Universidad Católica tiene desarrollados convenios a tal efecto

Tutorías académicas:

Metodología

Metodología Horas

Horas de

trabajo

presencial

Horas de

trabajo

no presencial

Clases en el AULA 22,5

45 horas

(40 %)

Tutorías 9

Prácticas 9

Evaluación en el AULA 4,5

Estudio personal 34

67,5 horas

(60 %)

Lecturas y Búsqueda de INFORMACIÓN 7

Resolución de EJERCICIOS y TRABAJOS

PRÁCTICOS 10

Realización de trabajos 10

Preparación de PRESENTACIONES ORALES o

DEBATES 6.5

TOTAL 112,5 45 67,5


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Se realizarán tutorías, individualizadas y en grupos reducidos, con el objetivo de aclarar dudas y problemas planteados en el proceso de aprendizaje, dirigir trabajos, revisar y discutir los temas presentados en clase, afianzar conocimientos y comprobar la evolución en el aprendizaje de los alumnos.

Evaluación: Se realizarán todas las actividades necesarias para evaluar a los alumnos en clase a partir de los resultados de aprendizaje en que se concretan las competencias adquiridas por el alumno en la materia.

Actividades no presenciales:

Estudio personal: Teórico y práctico, del alumno, con el fin de asimilar los materiales y temas presentados en las clases, preparando posibles dudas a resolver en las tutorías, así como cualquier materia objeto de examen.

Lecturas recomendadas y búsqueda de información: Lectura y síntesis de las lecturas recomendadas por los profesores y de aquellas que el alumno pueda buscar por su cuenta. Este proceso resultará vital para una correcta preparación de los ejercicios, casos y trabajos propuestos en clase, y para que el alumno acceda a fuentes de información relevante en el mundo de la Ingeniería Civil.

Resolución de Ejercicios y Casos Prácticos: Resolución de ejercicios y casos prácticos propuestos, tanto individualmente como en grupo.

Realización de Trabajos: Realización de Trabajos prácticos y teóricos propuestos, tanto individualmente como en grupo.

Preparación de Presentaciones Orales y Debates: Preparación de presentaciones orales y debates a realizar en el aula, tanto individualmente como en grupo, sobre diferentes formas de cómo abordar un problema de Ingeniería Civil.

Temario Programa de la enseñanza teórica


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TEMA 1: MODELIZACIÓN Y SIMULACIÓN INFORMÁTICA DE REDES A PRESIÓN: Introducción. Modelo Conceptual. Configuración de proyecto. Elementos de la red. Creación de una red. Curvas de modulación. Curvas de comportamiento. Controles. TEMA 2: MODELACIÓN HIDRODINÁMICA DE FLUJOS PERMANENTES Y VARIABLES: Introducción. Modelo Conceptual. Entorno gráfico. Métodos de Cálculo. Elementos de la red de drenaje. Resultados.

TEMA 3: MODELACIÓN HIDRÁULICA DE CAUDALES AMBIENTALES: Introducción. Base Legal. Métodos para el cálculo del régimen de caudales ambientales. Métodos hidrológicos. Métodos de Simulación del Hábitat. Caudales ecológicos en España. TEMA 4: MODELACIÓN HIDROLÓGICA DISTRIBUIDA: Introducción. Tipos de modelos. Efectos de escala en modelos hidrológicos. Precisión de un modelo distribuido. Introducción al modelo SWAT. TEMA 5: MODELOS DE ELEMENTOS Y DIFERENCIAS FINITAS: Introducción. Tipos de modelos. Modelos aplicados en Hidráulica Subterránea. Simulación del flujo de agua subterránea.

Programa de la enseñanza práctica

- PRÁCTICA 1: Modelación de componentes en redes por tubería.

- PRÁCTICA 2: Planificación, diseño y análisis de redes bajo presión.

- PRÁCTICA 3: Modelación hidrológica e hidráulica de flujos permanentes mediante SWMM.

- PRÁCTICA 4: Modelación hidrológica e hidráulica de flujos variables mediante SWMM.

- PRÁCTICA 5: Modelación hidrológica a escala de cuenca mediante SWAT.

Relación con otras materias.

Obras hidráulicas

Ingeniería hidráulica

Métodos Numéricos

Fundamentos Físicos de la Ingeniería

Sistema de evaluación

Convocatoria Ordinaria


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El sistema de evaluación estará conformado por los siguientes hitos:

Primera Prueba Parcial (40%): Prueba práctica consistente en resolución de ejercicios relacionados con la asignatura. Se realizará aproximadamente a mitad del cuatrimestre.

o Se valorará: Claridad de conceptos y capacidad de razonamiento demostrados. Metodología seguida. Resolución correcta de los ejercicios prácticos.

o Prueba compensatoria bajo la condición de superar la nota de corte, establecida en cuatro (4) puntos sobre diez (10).

Segunda Prueba Parcial (40%): Con los mismos criterios que la primera prueba parcial,

cubrirá la segunda mitad de la asignatura y se realizará al final del cuatrimestre.

Trabajos y Prácticas (20%): Forman parte de este ítem las tareas asignadas a los alumnos para su entrega en fecha.

o Se valorará: Claridad de conceptos y capacidad de razonamiento demostrados. Metodología seguida. Resolución correcta de los ejercicios prácticos planteados.

o Condición de superar la nota de corte, establecida en cuatro sobre diez (4/10) puntos.

Para poder superar la asignatura será necesario obtener, al menos, una nota de cuatro (4) puntos en cada uno de los ítems anteriores y un cinco (5) en la media ponderada de la totalidad de las calificaciones.

Se efectuará una prueba Final, posterior a los dos parciales, a aquellos alumnos que no hayan superado alguno de los criterios comentados anteriormente, extendiéndose dicha evaluación a aquellos que, voluntariamente, tengan aspiraciones a mejorar nota.

En caso de nota inferior a 4.0 en el ítem de prácticas el alumno deberá realizar una serie de prácticas extras que se entregarán el día del examen final.

Convocatoria de Septiembre:

Se evaluará, de forma análoga a la descrita para la Convocatoria Ordinaria, con una prueba en

que el alumno será evaluado de los ítems que no hubiera superado en el régimen de

Convocatoria Ordinaria.

En todos los casos:

Para la superación de las pruebas de exigirá adecuada expresión y redacción, así como

corrección ortográfica.


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Bibliografía y fuentes de referencia Bibliografía básica

Modelación Numérica, Régimen Permanente y Variable. Marti Sanchez Juny 2008

EPANET 2, MANUAL DE USUARIO. Traducción: Grupo Multidisciplinar de Modelación de

Fluidos. UPV

Técnicas de modelación en hidráulica. Miguel Vergara ánchez, Alfaomega, 1995.

SWMM 5 VE, MANUAL DE USUARIO. Traducción: Grupo Multidisciplinar de Modelación de

Fluidos. UPV

Bibliografía complementaria

Operator and organizational maintenance manual for truck, fire fighting, powered pumper,

foam and water ... Engineered Devices Inc. model

Direct and Large-Eddy Simulation VIII, editado por Hans Kuerten,Bernard Geurts,Vincenzo

Armenio,Jochen Fröhlich

Análisis, Diseño, Operación y Gestión de Redes de Distribución de Agua con EPANET.

Curso Formación. Ed. Cabrera Marcet, Enrique.

Web relacionadas 1. http://www.instagua.upv.es/Epanet/

2. http://www.epacad.com

3. www.aguasdevalencia.com

4. http://www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm

5. http://www.epa.gov/water-research/epanet

Recomendaciones para el estudio y la Docencia

Para un adecuado aprovechamiento de la asignatura se recomienda:

Participar en las clases de forma activa. Estudiar la asignatura diariamente, realizando los ejercicios propuestos y llevando un

horario de estudio regular des de el inicio de curso. Utilizar el Campus Virtual. Orientar el estudio al razonamiento argumentado de los contenidos de la asignatura. Consultar la Bibliografía. Acudir a Tutorías individuales, sin esperar a la proximidad de los exámenes


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Asimismo, tanto para un mejor aprovechamiento académico como para fomentar los valores de respeto y excelencia acordes con el espíritu universitario y con el ideario de UCAM, para las clases de exigirá:

Asistencia (según Normativa interna de la Universidad). Puntualidad. Prescindir del uso de teléfonos móviles. Vestir con el decoro acorde al entorno académico (no se admite acudir en ropa de deporte o

de playa…) Las excepciones que sean pertinentes en cada caso, respecto a los puntos anteriores, serán reguladas por el profesor de la asignatura y su Coordinador de Materia; siempre dentro del marco normativo establecido por la Universidad.

Material didáctico necesario

El seguimiento de las clases a través del aula virtual requiere un PC con los siguientes requisitos

mínimos: Windows 95, 98, Me, NT 4.0, 2000, XP, Vista o superior.

Material Didáctico:

Manual académico del curso. Acceso a software técnico complementario.

Software Técnico:

Hojas excel desarrolladas por el personal docente.

Tutorías.

Las tutorías tienen el fin de consolidar los conocimientos, habilidades y destrezas impartidos en las clases de la asignatura, a la vez que ayudarán en la resolución de cuestiones y dudas planteadas por los alumnos. Las horas dedicadas a tutorías se dedicarán también a la realización, seguimiento y valoración de trabajos que faciliten la comprensión de la metodología y sistemas de evaluación de la misma.

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