Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 19, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IME 4070 - MECANICA DE FLUIDOS |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ingeniería Mecánica MAT 4011 Calificación mínima de 3.0 o MAT 4013 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 3.000 Horas de Teoría 0.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría El curso se inicia con el estudio de los fluidos y sus propiedades como viscosidad, densidad, presión, tensión superficial, entre otras; y la explicación de fenómenos como la capilaridad, el golpe de ariete, la cavitación (L1). Se estudian las leyes y las aplicaciones de la hidrostática, la variación de la presión y la fuerza ejercida sobre superficies y cuerpos sumergidos en un fluido en reposo. La hidrodinámica se inicia con las definiciones de flujo, líneas de corriente, gasto. Se clasifican y describen los flujos: permanentes y no permanentes, uniformes y variados, laminares y turbulentos. Se deducen, analizan y aplican las ecuaciones del transporte, de continuidad, cantidad de movimiento, Bernoulli y energía aplicadas a un volumen de control. Se plantean las ecuaciones de Navier Stokes. Se introducen los fundamentos del análisis dimensional, se estudian las condiciones de semejanza y relaciones de escala en modelos y prototipos. Se definen los grupos adimensionales más representativos, como Reynolds, Froude, Coeficiente de presión, Euler, Mach. Al final del curso se estudian los flujos reales. Se describe la capa límite y se relaciona con las pérdidas de presión en flujos en tuberías y con las fuerzas de arrastre y sustentación en cuerpos en contacto o rodeados por un flujo L5. 3. JUSTIFICACION El conocimiento de las propiedades y la correcta aplicación de las leyes de la mecánica de fluidos es importante para el estudiante de ingeniería y para el ingeniero mecánico y civil, porque todos los procesos, fenómenos, estructuras y máquinas con las que trabajan están relacionados con fluidos o con flujos que determinan tanto sus especificaciones de diseño y selección como sus condiciones de operación. El conocimiento de mecánica de fluidos es fundamental en el diseño y construcción de estructuras hidráulicas, puentes, pavimentos, acueductos; intercambiadores de calor, máquinas de combustión, turbinas, bombas, entre muchos otros casos. L1, L5 4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Que el estudiante adquiera los conocimientos básicos sobre la mecánica de los fluidos a partir del conocimiento de sus propiedades, de las condiciones de frontera y de las fuerzas a que estén sometidos, tanto en situaciones ideales como de ingeniería L1. Que incorporen a su vocabulario la terminología propia de la temática tratada L2 y que comprendan su importancia en las plicaciones de la ingeniería L5. 4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Competencias básicas a desarrollar: capacidad de análisis; capacidad para comunicarse con pertinencia y eficacia; capacidad para resolver problemas L1; El criterio de evaluación consiste en que al finalizar cada módulo o tópico cubierto en el curso los estudiantes estarán en capacidad de: Describir el comportamiento de las sustancias fluidas según sus propiedades y estado L1 y L2. Determinar de tablas o gráficos los valores de las propiedades de un fluido. L1 y L2. Calcular la presión en un punto de un fluido en reposo L1. Calcular la fuerza ejercida por un fluido en reposo L5. Aplicar los conceptos de continuidad, conservación de la energía, cantidad de movimiento, a un volumen de control, para establecer los criterios de solución de problemas específicos de mecánica de fluidos o para resolver problemas previamente planteados L1 y L5. Aplicar el análisis dimensional al planteamiento y solución de problemas específicos de mecánica de fluidos L3 y L5. Calcular las pérdidas de energía disponible en flujos en conductos cerrados L5. Calcular la fuerza en cuerpos sumergidos en un flujo L5. 5. METODOLOGIA Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos: El desarrollo de la asignatura se hará de la siguiente manera: Se entregará al estudiante la parcelación del curso de tal manera que se prepare leyendo con anticipación los temas citados, que sen encuentran en la bibliografía L2. Se entregará al estudiante un resumen de la clase, en donde se mostrarán los aspectos más importantes mencionados durante el desarrollo de esta. Vale la pena recalcar que este resumen debe ser complementado por el estudiante mediante lecturas de los temas para un mayor entendimiento de la asignatura L2. Los temas desarrollados durante las clases, y aquellos entregados como lecturas a los estudiantes, serán motivo de evaluación L2. Para verificar el grado de aprendizaje obtenido por el estudiante de la signatura, se programarán parciales y trabajos los cuales deben ser realizados en las fechas estipuladas. 6. MEDIOS Básicamente en el curso se utilizarán: Tablero, marcadores, texto guía y la calculadora científica. Periódicamente se colocarán en el catálogo WEB de la asignatura problemas resueltos como ilustración y propuestos para trabajo independiente de los estudiantes. Ocasionalmente se usarán los recursos audiovisuales con que cuenta la Universidad. 7. CONTENIDO 7.1 PROPIEDADES. 6 horas Lunes 24 de enero Miércoles 21 de febrero Evaluación de entrada. Introducción. Los fluidos y sus propiedades. Densidad, peso específico. Presión: manométrica y absoluta. Aplicaciones. Temperatura: referenciada y absoluta. Aplicaciones. Presión de vapor, tensión superficial, Densidad de mezclas, concentración, fracción de masa. Viscosidad, Ley de la viscosidad de Newton. Aplicaciones 7.2 HIDROSTÁTICA. 8 horas Miércoles 9 de febrero Lunes 28 de febrero Quiz 1. Propiedades. Fuerza y presión en un punto. Ecuaciones básicas de estática de fluidos. Variación de la presión en un fluido incompresible. Variación de la presión en un fluido compresible. Aplicaciones. Fuerzas en áreas planas. Aplicaciones con fluidos incompresibles. Fuerzas en superficies planas inclinadas. Aplicaciones. Aplicaciones en superficies compuestas. Quiz 2. Fuerza superficie plana. Fuerzas en superficies curvas. Aplicaciones Aplicaciones en superficies compuestas. Fuerzas de flotación. Aplicaciones fuerzas de flotación. PRIMER PARCIAL LUNES 7 DE MARZO 7.3 HIDRODINÁMICA. 10 horas Martes 1 de marzo Miércoles 30 de marzo Flujos, campos de flujo, trayectoria, línea y tubo de corriente, trazador. Clasificación de los flujos: permanente, uniforme por secciones, incompresible, laminar, ideal, etc. Gasto. Sistema y volumen de control. Transporte de Reynolds. Conservación de la masa. Continuidad. Caudal, velocidad media. Aplicaciones. Quiz 3. Velocidad media. Ecuación de conservación de la energía. Aplicaciones. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones SEGUNDO PARCIAL LUNES 28 DE MARZO Quiz 4. Bernulli. Ecuación de Conservación de la Cantidad de Movimiento. Aplicaciones. Aplicaciones Cantidad de movimiento. Aplicación cantidad de movimiento para cuerpos en movimiento. Aplicaciones. Quiz 5. Cantidad de Movimiento. 7.4 ANÁLISIS DIMENSIONAL. 5 horas Miércoles 6 de abril Miércoles 13 de abril Introducción. Conceptos generales. Unidades. Teorema de Buckinghan. Aplicaciones. Quiz 6. Teorema de Buckinghan. Grupos adimensionales notables. Modelos y prototipos. Aplicaciones TERCER PARCIAL LUNES 25 DE ABRIL 7.5 FLUJOS REALES. 12 horas Martes 19 de abril miércoles 18 de mayo Introducción. Conceptos Generales. Teoría de capa límite. Flujo interno. Flujo externo. Flujo real en tuberías. Pérdidas por fricción. Ecuación de Bernoulli ampliada. Diagrama de Moody. Cálculo de pérdidas en tuberías. Variables que afectan las pérdidas en tuberías. Quiz 7. Diagrama de Moody. Cálculo de sistemas de bombeo. Cálculo de sistemas de bombeo. Arrastre. Factores que afectan el arrastre. Cálculo de fuerzas de arrastre en cuerpos bidimensionales. Aplicaciones. Cálculo de fuerzas de arrastre en cuerpos tridimensionales. Aplicaciones. 8. EVALUACION Las evaluaciones son acumulativas, individuales y escritas. Se realizan tres exámenes parciales y un examen final, así: 1er P 20%. (Propiedades), Lunes 7 de Marzo. 2do P 25%. (Hidrostática), Lunes 28 de Marzo. 3er P 25 %. (Hidrodinámica, Análisis Dimensional), Lunes 25 de Abril. Quices 10%. (Mínimo 5 quices, todos cuentan), programados. Final 20 %. (Flujos Reales) Registro. 9. BIBLIOGRAFIA 9.1 TEXTO(S) GUÍA: STREETER, WYLIE, y BEDFORD, Fluid Mechanics, Novena edición, 1999, McGraw Hill 9.2 TEXTOS DE CONSULTA POTTER y WIGGERT¸ Mecánica de Fluidos. Segunda edición, 1997, Prentice & Hall. |
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