Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 24, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IME 4072 - 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 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio Se imparten los fundamentos y las aplicaciones de la mecánica de fluidos. Se estudian las propiedades de los fluidos, las leyes y aplicaciones de hidrostática, hidrodinámica, pérdidas en flujos reales, análisis dimensional y semejanza de las máquinas de flujo. Se estudian las leyes 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 y gasto. Se clasifican y describen los flujos. Se deducen, analizan y aplican las ecuaciones del transporte, continuidad, cantidad de movimiento, Bernoulli y energía aplicadas a un volumen de control. Se plantean las ecuaciones de Navier Stokes. Se desarrollan y aplican las ecuaciones de pérdidas y fuerzas en flujos reales. Se introducen los fundamentos del análisis dimensional y las leyes de semejanza de las máquinas de flujo. Las propiedades de los fluidos y la metrología se imparten de acuerdo con el tópico que se cubra. 3. JUSTIFICACIÓN El conocimiento y la correcta aplicación de las leyes de la mecánica de fluidos es una competencia importante para el estudiante y para el ejercicio profesional de los ingenieros. Los procesos, fenómenos, estructuras y máquinas con las que trabajan los ingenieros 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 sistemas. 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL Impartir los fundamentos de mecánica de fluidos con la metodología apropiada, y motivar al estudiante para que aprehenda los conceptos básicos, las leyes y las propiedades de los fluidos y los aplique en condiciones ideales y en situaciones reales de ingeniería. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Comprender las propiedades de los fluidos y aplicarlas a la hidrostática y a la hidrodinámica. Aplicar las ecuaciones de continuidad, energía y cantidad de movimiento de un flujo a un volumen de control. Aplicar el análisis dimensional a los problemas generales de fluidos, los números adimensionales a los flujos reales y las leyes de semejanza a las máquinas de flujo. Calcular las pérdidas de energía del flujo a través de conductos y la fuerza debida a flujos reales sobre cuerpos sumergidos. Además, el curso fomentará la capacidad de análisis, la comunicación efectiva y la capacidad para formular y resolver problemas las cuales son competencias básicas en el estudiante de ingeniería. 5. METODOLOGÍA El estudiante leerá los temas antes de cada clase. La explicación del profesor lo asistirá en la conceptualización de la teoría de mecánica de fluidos y en su aplicación en casos típicos de ingeniería. Para ello: Se pondrá a disposición del estudiante la parcelación del curso para que prepare con anticipación los temas citados, que se encuentran en la bibliografía. El profesor expondrá el contenido del curso con el propósito de que el estudiante aprenda los conceptos y las aplicaciones relacionados con cada tema. La evaluación permitirá verificar el logro de este propósito. Los temas cubiertos en cada clase deben ser complementados por el estudiante mediante lecturas adicionales, en español o en inglés, para lograr un mayor entendimiento de la asignatura. Los temas especiales desarrollados en clase, las lecturas, el diseño y la realización de experimentos podrán ser objeto de evaluación mediante tareas, talleres, diseño o realización de experimentos. Los estudiantes estarán siempre preparados para ser evaluados. 6. MEDIOS Audiovisuales, catálogo web, base de datos 7. CONTENIDO PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: El medio continuo. Definición y clasificación de los fluidos. Viscosidad. Densidad; peso específico; densidad relativa. Concentración; densidad de mezclas; fracción de masa. Variables termodinámicas. Elasticidad. Presión de vapor. Tensión superficial. HIDROSTÁTICA Presión en un punto. Variación de la presión en un fluido en reposo; ley fundamental de la hidrostática. Escalas y unidades de presión. Equivalencias. Medidores de presión. Piezómetros. Manómetros. Fuerzas debidas a la presión de un fluido. Presión constante. Superficies planas inclinadas. Superficies curvas. Empuje. Flotación. HIDRODINÁMICA Flujos, campos de flujo, trayectoria, línea y tubo de corriente, trazador. Clasificaciones de los flujos. Permanente; no permanente. Uniforme; no uniforme. Laminar; turbulento. Ideal; real. Gasto. Sistema y volumen de control. Ecuación del transporte de Reynolds Conservación de la masa. Continuidad. Caudal, velocidad media. Ecuación de Bernulli. Ecuación de la energía. Ecuación de la Cantidad de Movimiento. Ecuaciones de Navier-Stokes ANÁLISIS DIMENSIONAL Teoría y experimentación. Modelo y prototipo. Semejanza geométrica, cinemática y dinámica. Teorema de Buckingham. Grupos adimensionales notables. Leyes de semejanza de las turbomáquinas Relación de escalas. FLUJOS REALES Pérdidas; arrastre y sustentación. Teoría de la capa límite Flujo interno. Caso flujo laminar y permanente. Pérdidas en tuberías. Ecuación de Darcy-Weisbach. Factor de fricción: ecuaciones; diagrama de Moody. Pérdidas menores. Flujo en canales abiertos Flujo externo: coeficiente de arrastre. Flujo sobre placas planas. Flujo sobre objetos sumergidos. 8. EVALUACIONES Primer parcial: 25% Segundo parcial: 25% Tercer parcial: 25% Tareas, talleres, quices, diseño y ejecución exp: 25% (20% de un parcial) Examen final: 25% 9. BIBLIOGRAFIA STREETER, WYLIE, y BEDFORD, Fluid Mechanics, Novena Edición, 1999, McGraw Hill GERHART, P. Mecánica de Fluidos, Segunda Edición, 1995, Addison-Wesley Iberoamericana. MOTT, R. Mecánica de Fluidos, Prentice Hall, Sexta edición. POTTER y WIGGERT¸ Mecánica de Fluidos. Segunda edición, 1997, Prentice & Hall . ROBERSON, J. A. y CROWE, C.T, Mecánica de Fluidos, segunda edición, 1983, Interamericana. SHAMES, IRVING, Mecanics Of Fluids, Third Edition, 1992, McGraw Hill. CENGEL, Y. y CIMBALA, J. Mecánica de Fluidos. McGraw Hill. México 2006 |
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