MECANICADEFLUIDOSI

Universidad Nacional Federico Villarreal Profesionales formando profesionales

SÍLABO

ASIGNATURA: MECÁNICA DE FLUIDOS I CODIGO: 8A0016

I. DATOS GENERALES

1.0. Escuela Profesional : Ingeniería Civil1.1.Departamento Académico : Ingeniería Civil1.2.Semestre Académico : 2006-I 1.3 Ciclo : QUINTO1.4.Créditos : 41.5.Condición : Obligatorio 1.6.Horas Semanales : Teoría : 3 Práctica: 21.7.Pre-requisitos : DINÁMICA

1.8. Profesores : Ing. Manuel Casas VillalobosIng. Walter Exebio OjedaIng. Fernando Romero Machuca

II. SUMILLAEl curso es de naturaleza teórico, práctico y experimental, comprende el estudio de las nociones fundamentales y propiedades de los fluidos, estática de los fluidos, análisis de flujos mediante la cinemática y dinámica de los fluidos en régimen laminar y turbulento.

III. OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Estudiar el comportamiento de los fluidos ideales y reales, como base para el conocimiento de la Ingeniería media mediante el conocimiento de sus propiedades.1. Comprender las nociones de presión y su respuesta mediante la determinación las

fuerzas de presión de los fluidos sobre superficies. Conocer los principios básicos de empuje y flotación.

2. Estudiar el movimiento de los fluidos considerándolo como un fluido ideal mediante la formulación de ecuaciones matemáticas.

3. Estudiar el comportamiento de los fluidos reales en movimiento, la interacción con el medio externo mediante el conocimiento los principios de cantidad de movimiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS1. Utilizar los conocimientos de las propiedades de los fluidos como herramienta para su

aplicación en el estudio de los fluidos en reposo y movimiento. 2. Formular las ecuaciones del equilibrio de los fluidos para encontrar la acción su

sobre los cuerpos en contacto con ellos3. Presentar las leyes fundamentales que gobiernan el comportamiento de todos los

fluidos en movimiento.4. Ayudar a los estudiantes a desarrollar una conciencia física de los fenómenos del

movimiento de los fluidos.5. Formular conocimientos básicos para el diseño de conductos cerrados en flujo

laminar y turbulento.6. Ilustrar la amplia variedad de fenómenos relacionados con los fluidos en la vida diaria

y en la tecnología moderna.

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Facultad deIngeniería Civil

VI. PROGRAMACION DE CONTENIDOS

UNIDAD I : INTRODUCCION PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

CONTENIDOS PROCEDIMENTALES

Evalúa las propiedades de los fluidos como herramienta del conocimiento de la mecánica del fluidos

Aplica las propiedades de los fluidos en la formulación de las ecuaciones básicos del equilibrio y el movimiento.

CONTENIDOS ACTITUDINALES

Expresa sus conocimientos aprendidos sobre las propiedades de los fluidos relacionándolo con el que hacer cotidiano.

Participa en el desarrollo de estos conocimientos mediante la visualización y experimentación.

CONTENIDOS CONCEPTUALES

PRIMERA SEMANAPrimera Sesión:Definición de un fluido, objetivo de la mecánica de los fluidos, métodos de análisis, dimensiones y unidades.Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”:Ed. McGraw-Hill / Interamerica S.A, México 1997Lectura: Introducción - Conceptos fundamentales, pp. 1 - 48Primer seminario de problemas

SEGUNDA SEMANAPrimera Sesión:Fluido como un continuo, Campo de esfuerzos, Propiedades de los fluidos: densidad, peso específico, densidad relativa, presión, relación entre estas propiedades y el gas ideal, viscosidad, módulo de elasticidad, coeficiente de expansión térmica y tensión superficial.Fuente: White “Mecánica de Fluidos”:Ed. McGraw -Hill, México 1983Lectura: Introducción, pp 1 - 27PRIMERA PRÁCTICA CALIFICADA

UNIDAD II : ESTATICA DE FLUIDOS


Aplica las ecuaciones de equilibrio estático y dinámico. Representa esquemáticamente y analíticamente las fuerzas que ejercen un fluido


Expresa resultados de los cálculos con fines del diseño de obras hidráulicas. Participa en el desarrollo de estos conocimientos formulando los criterios básicos del

manejo de los fluidos en condiciones del reposo


TERCERA SEMANAPrimera Sesión:Presión en un punto: Ley de Pascal, Ecuación básica de la estática de los fluidos: Ecuación de Euler, Variación de la Presión en un Fluido Estático, Manometría y medición de la presión.

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Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”:Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Estática de los Fluidos, pp. 56 – 77Segundo seminario de problemas

CUARTA SEMANAPrimera Sesión:Fuerza de presión sobre superficies planas, Fuerzas de presión sobre superficies curvas.Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”:Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Estática de los Fluidos, pp. 56 – 77 SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA

QUINTA SEMANAPrimera sesiónEmpuje y Flotación: Principio de Arquímedes, Fluidos en movimiento como un sólido: Aceleración lineal uniforme y Movimiento de rotación con respecto a un eje con velocidad angular constante.Fuente: Vennard/Street “Elementos de Mecánica de Fluidos”: Ed. CECSA, México 1985Lectura: Estática de los Fluidos, pp. 79 - 91Fuente: Sotelo “Hidráulica General”, Vol. 1 Fundamentos Ed. Limusa, México 1989Lectura: Hidrostática, pp. 58 - 66Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Estática de Fluidos, pp. 81 – 89 Tercer seminario de problemas

UNIDAD III : CINEMATICA DE FLUIDOS


Representa mediante ecuaciones matemáticas y gráficas el movimiento de los fluidos.

Aplica las ecuaciones fundamentales de la conservación de masa en los conceptos de flujo


Participa desarrollando las ecuaciones matemáticas que describen el movimiento de un fluido ideal.

Expresa los fenómenos del movimiento de los fluidos ideales mediante el uso de analogías y artificios matemáticos.


SEXTA SEMANAPrimera Sesión:

Introducción, Campo de velocidades: Métodos de Euler y Lagrange, Líneas de corriente, Trayectoria y Trazas, Circulación de velocidades, Potencial de velocidades, Derivada hidrodinámica del campo de velocidades: Aceleración total, Flujo a través de superficies,Fuente: Roca Vila “Introducción a la Mecánica de los Fluidos”: Ed. Limusa, México 1980Lectura: Cinemática, pp. 79 – 91 Flujo Irrotacional, pp. 171 - 201Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Conceptos Fundamentales, pp. 22 – 23 Introducción al Análisis Diferencial del Movimiento de un Fluido pp. 216- 240.Flujo Incompresible no Viscoso, pp. 284 - 296Segunda Sesión:

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Ecuación de continuidad: formas diferencial e integral , Función corriente, torbellino y rotacional en flujo bidimensional, Ecuaciones de Cauchy-Riemann, Estudio de flujos simples: Corriente uniforme, Fuente, Sumidero y Vórtice. Fuente: Roca Vila “Introducción a la Mecánica de los Fluidos”: Ed. Limusa, México 1980Lectura: Cinemática, pp. 79 – 91 Flujo Irrotacional, pp. 171 - 201Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Conceptos Fundamentales, pp. 22 – 23 Introducción al Análisis Diferencial del Movimiento de un Fluido pp. 216 -240. Flujo Incompresible no Viscoso, pp. 284 – 296Cuarto seminario se problemas

SEPTIMA SEMANA

EXAMEN PARCIAL

UNIDAD IV: DINAMICA DE FLUIDOS Y APLICACIONES


Aplica los principios de la física sobre la conservación de cantidad de movimiento Representa los conceptos del movimiento de los fluidos reales Experimenta los fenómenos del movimiento en conductos cerrados y abiertos.


Participa desarrollando las ecuaciones de la segunda ley de Newton que para entender el movimiento de los fluidos reales.

Expresa los fenómenos del movimiento de los fluidos en términos de energía.


OCTAVA SEMANA Primera Sesión:Ecuación del momento, Fuerzas que actúan sobre una partícula fluida, Ecuación diferencial del momento, Ecuaciones de Navier-Stokes: aplicaciones a flujo laminar interno incompresible y viscoso,Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”:Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Introducción al Análisis Diferencial del Movimiento de un Fluido pp. 244- 246. Flujo Interno Viscoso, pp. 337 - 371Quinto seminario de problemas

NOVENA SEMANA

Primera sesión

Ecuaciones de momento para flujos sin fricción: Ecuaciones de Euler, integración de la Ecuación de Euler a lo largo de una línea de corriente para flujo estacionario: Ecuación de Bernoulli sin perdida de carga para flujo permanente e incompresible, caso con bombas y turbinas, aplicaciones. Fuente: Roca Vila “Introducción a la Mecánica de los Fluidos”:Ed. Limusa, México 1980Lectura: Ecuaciones de Euler y aplicaciones, pp. 79 - 91TERCERA PRÁCTICA CALIFICADA

DECIMA SEMANAPrimera Sesión

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Los experimentos de Reynolds, Flujo laminar y turbulento, Ecuación de Bernoulli con pérdidas de carga, con bombas y turbinas, aplicaciones, coeficiente de energía cinética, Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Flujo en Tuberías y Ductos, pp. 376 - 412.Sexto seminario de problemas

DECIMA PRIMERA SEMANAPrimera SesiónPérdidas de carga por fricción: Ecuación de Darcy, Ecuación de Hazen y Williams, Pérdidas de carga locales,Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997 Lectura: Flujo en Tuberías y Ductos, pp. 376 - 412.Fuente: Vennard/Street “Elementos de Mecánica de Fluidos”: Ed. CECSA, México 1985Lectura: Flujo de Fluidos en Tubos, pp. 425 - 451. Séptimo seminario de problemas

DECIMO SEGUNDA SEMANAPrimera Sesión:Sistema de tuberías simples, sistemas de tuberías en serie y paraleloFuente: Vennard/Streter“Elementos de Mecánica de Fluidos”: Ed. CECSA, México 1985Lectura: Flujo de Fluidos en Tubos, pp. 425 - 451.Segunda SesiónDescarga de fluidos a través de orificios y boquilla, tiempo de vaciado de recipientesFuente: Sotelo “Hidráulica General”, Vol. 1 Fundamentos Ed. Limusa, México 1989 Lectura: Orificios y Compuertas, pp. 203 - 239.

DECIMO TERCERA SEMANAPrimera SesiónIntroducción, Presión en un fluido viscoso, Fuerza y cantidad de movimientoFuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997Lectura: Ecuación de Momento para el Vomunen de Control Inercial, pp. 124 - 144Fuente: Roca Vila “Introducción a la Mecánica de los Fluidos”:Ed. Limusa, México 1980Lectura: Cantidad de Movimiento, pp. 205 - 215

Octavo seminario de problemas

DECIMO CUARTA SEMANAPrimera SesiónNaturaleza del análisis dimensional, Teorema de Pi de Buckinham, determinación de los números PI, grupos adimensionales importantes, similitud de flujo y estudio de modelos Fuente: Fox/McDonald “Introducción a la Mecánica de Fluidos”: Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997 Lectura: Análisis dimensional y similitud, pp. 317 – 345CUARTA PRÁCTICA CALIFICADA

DECIMA QUINTA SEMANAEXAMEN FINAL

DECIMA SEXTA SEMANA EXAMEN SUSTITUTORIO

DECIMA SEPTIMA SEMANA EXAMEN DE APLAZADOS

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V. PROCEDIMIENTOS DIDACTICOSLas clases se dictarán teniendo en cuenta la participación activa de los estudiantes en el desarrollo de los temas, la intervención del estudiante con sus interrogantes ayudará aclarar los conceptos, así mismo respondiendo las preguntas acertadamente las preguntas planteadas en las clases.

VI. EQUIPOS Y MATERIALES Equipos: Pizarra Acrílica, Proyector de Transparencias y de Proyector Multimedia. Textos según Bibliografía, separatas.

VII. EVALUACION Por los objetivos que se plantean, la evaluación es permanente mediante prácticas

calificadas quincenales. El promedio final se obtendrá por la suma de las notas de los exámenes parcial, final y la

nota del promedio de prácticas dividido entre tres. La nota mínima es ONCE.

Los alumnos de la asignatura rendirán 4 practicas calificadas de los cuales se considerará

las 3 notas de mayor calificación; entonces

Donde: EP : Nota del Examen ParcialEF : Nota del Examen Final PP : Promedio de Prácticas

: Número de prácticas a considerar

VIII. FUENTES DE INFORMACION O BIBLIOGRAFÍA

FOX, Robert - McDONALD, Alan,. “Introducción a la Mecánica de Fluidos” Ed. McGraw-Hill/ Interamerica S.A, México 1997WHITE, Frank. “Mecánica de Fluidos”, Ed. McGraw -Hill, México 1983VENNNARD, John - STREET, Robert. “Elementos de Mecánica de Fluidos”,Ed. CECSA, México 1985ROCA VILA, R. “Introducción a la Mecánica de los Fluidos”, Ed. Limusa, México 1980SOTELO, Gilberto, “Hidráulica General”, Vol. 1 Fundamentos, Ed. Limusa, México 1989

_______________________PROFESOR DEL CURSO

_______________________________ ______________________ JEFE DEPARTAMENTO ACADÉMICO DIRECTOR DE ESCUELA

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