FACULTAD DE INGENIERÍAPROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA

CÓDIGO: 2123ASIGNATURA: Mecánica de FluidosÁREA: Básicas de IngenieríaSEMESTRE: VPRERREQUISITOS: Mecánica Analítica I, Matemáticas EspecialesINTENSIDAD SEMANAL: 3 horas teóricas, 2 horas prácticas, 1 hora laboratorio CREDITOS: 3

JUSTIFICACIÓN

La mecánica de fluidos es una disciplina imprescindible en la formación del ingeniero mecánico. El estudio de las leyes del comportamiento de los fluidos en equilibrio y en movimiento, consolida las bases para el entendimiento de innumerables aplicaciones prácticas: máquinas hidráulicas, máquinas neumáticas, estaciones de bombeo, control y transmisión neumático e hidráulico, entre otras.

OBJETIVOS GENERALES

Asimilar los principios y modelos teóricos básicos sobre los cuales se fundamenta el comportamiento de los fluidos.

Desarrollar conceptos y habilidades requeridos para el análisis y diseño de sistemas en los que interviene un fluido como elemento generador o transmisor de energía.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer las propiedades físicas fundamentales de los fluidos. Aplicar la ecuación fundamental de la hidrostática. Analizar fuerzas sobre superficies sumergidas. Conocer y aplicar la ecuación de continuidad. Analizar la teoría de impulso y cantidad de movimiento. Aplicar la primera ley de la termodinámica al análisis de fluidos. Realizar análisis dimensional y de similitud. Analizar flujos en tuberías. Analizar flujos compresibles.

Conocer la teoría de la capa límite.

CONTENIDO TEMÁTICO

CAPITULO I. NOCIONES FUNDAMENTALES

Objetivos específicos

Comprender la naturaleza de los fluidos, sus propiedades y las unidades y símbolos implicados, para entender su comportamiento.

Temas

1.1 Objetivos y aplicaciones de la mecánica de fluidos1.2 Sistema de dimensiones fundamentales y unidades1.3 Concepto de fluido. Propiedades físicas1.4 Ecuación de estado

1.5 Tensión superficialDedicación: 8 horas

CAPITULO II. ESTATICA DE LOS FLUIDOS

Objetivos específicos

Conocer las características básicas, los fundamentos y las aplicaciones relacionadas con la fuerza generada por los fluidos que se encuentran en reposo.

Temas

2.1 Presión: definición, propiedades y unidades2.2 Propiedades de la presión hidrostática2.3 Ecuación fundamental de la hidrostática2.4 Altura piezométrica. 2.5 Fuerzas de presión sobre superficies planas sumergidas2.6 Fuerzas de presión sobre superficies curvas sumergidas2.7 Ley de Arquímedes

Dedicación: 18 horas

CAPITULO III. FUNDAMENTOS DEL ANALISIS DE FLUJOS

Objetivos específicos

Comprender los fundamentos relacionados con los campos de flujo y las principales propiedades termodinámicas relacionadas con los fluidos en movimiento.

Temas

3.1 Campos de velocidad3.2 Flujo permanente, líneas de corriente y tubos de corriente3.3 Métodos de Lagrange y Euler3.4 Velocidad y aceleración3.5 Sistema y volumen de control3.6 Principios básicos y secundarios de los medios continuos

Dedicación: 10 horas

CAPITULO IV. LEYES BASICAS PARA SISTEMAS FINITOS: CONTINUIDAD Y MOMENTUM

Objetivos específicos

Conocer los principios y las aplicaciones relacionadas con las fuerzas generadas por el movimiento de los fluidos.

Temas

4.1 Teorema del Transporte de Reynolds4.2 Ecuación de continuidad y conservación de la masa.4.3 Impulso y cantidad de movimiento4.4 Ecuación de Bernoulli

Dedicación: 8 horas

CAPITULO V. LEYES BASICAS PARA SISTEMAS FINITOS: TERMODINÁMICA

Objetivos específicos

Comprender la relación y la importancia de la Mecánica de Fluidos y los principios termodinámicos.

Temas

5.1 Leyes de la termodinámica5.2 Relación entre la ecuación de la energía desde el punto de vista termodinámico y la ecuación de Bernoulli.

Dedicación: 8 horas

CAPITULO VI. ANALISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD

Objetivos específicos

Conocer la importancia del tema en la experimentación y el diseño de dispositivos a partir de prototipos.

Temas

6.1 Análisis dimensional6.2 Teorema Pi6.3 Parámetros adimensionales importantes en ingeniería6.4 Similitud y Modelización

Dedicación: 6 horas

CAPITULO VII. FLUJO DE FLUIDO REAL

Objetivos específicos

Analizar las consideraciones relacionadas con los flujos reales y sus implicaciones energéticas.

Temas

7.1 Experimentos de Reynolds7.2 Regímenes de flujo7.3 Correlaciones semiempíricas de los esfuerzos turbulentos7.4 Ecuación de energía7.5 Fuerzas de resistencia y disipación de energía

Dedicación: 12 horas

CAPITULO VIII. FLUJO EN TUBERÍAS

Objetivos específicos

Conocer las expresiones utilizadas para el cálculo de las pérdidas de energía en los flujos a través de tuberías y llevar a cabo su aplicación a problemas de tipo práctico.

Temas

8.1 Ecuaciones fundamentales

8.2 Flujo laminar8.3 Flujo turbulento8.4 Sistemas de tuberías y accesorios8.5 Tuberías en serie y en paralelo8.6 Ramales de tuberías

Dedicación: 12 horas

CAPITULO IX. FLUJO COMPRESIBLE UNIDIMENSIONAL

Objetivos específicos

Conocer la importancia del flujo de fluidos compresibles y la gran variedad de aplicaciones prácticas: descarga a través de tanques, flujo a través de toberas y difusores, etc.

Temas

9.1 Velocidad del sonido 9.2 Flujo isoentrópico9.3 Ondas de choque9.4 Operación de toberas convergentes y divergentes9.5 Flujo en ducto constante

Dedicación: 8 horas

CAPITULO X. INTRODUCCION A ALGUNOS FLUJOS IMPORTANTES

Objetivos específicos

Entender el comportamiento de la parte de los fluidos que se mueve en la vecindad de una superficie y el efecto producido sobre las condiciones hidrodinámicas del fluido.

Temas

10 Capa límite de la placa plana11 Capa límite con gradiente de presión

12 Experimentación en corriente exteriorDedicación: 6 horas

ESTRATEGIAS METODOLOGICAS

Clase magistral con un enfoque actual de las aplicaciones.

Motivación del estudiante mediante consultas que relaciones los conceptos teóricos con aplicaciones.

Realización de seguimientos periódicos para garantizar que el proceso de aprendizaje se torne en una actividad continuada.

PORCENTAJES Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN

La evaluación se realiza a través de cuatro exámenes en el aula. Los seguimientos y las consultas representan el 20% de la evaluación correspondiente. Los exámenes evaluarán los capítulos como se presenta a continuación:

Capítulos I: 20%Capítulos II: 20%Capítulos III: 20%Capítulo IV y V: 20%

METODOLOGIA

Se realizarán conferencias teóricas donde se explicará todo lo referente a la teoría de la mecánica de fluidos.

Se realizarán clases teórico-prácticas donde se resolverán problemas en conjunto con los estudiantes.

BIBLIOGRAFIA

WHITE, Frank M. Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill. México. 1983. MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. Harla. México. 1982. MOTT, Robert. Mecánica de Fluidos Aplicada. Prentice Hall Hispanoamericana S.A. México.

1996. MUNSON, Bruce., YOUNG, Donald. y OKIISHI, Theodore. Fundamentos de Mecánica de Fluidos.

Limusa - Wiley. México. 1999. POTTER, Merle., WIGGERT, David. y HONDZO, Midhat. Mecánica de Fluidos. Prentice Hall.

México. 1998. SHAMES, Irving. Mecánica de los fluidos. McGraw-Hill. Santa fe de Bogotá, Colombia. 1995. VENNARD, John., STREET, Robert L. y WATTERS Gary. Elementary Fluid Mechanics. John

Wiley & Sons. New York. 1996.

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