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ESCUELA DE INGENIERIAIngeniería De Procesos

ASIGNATURA MECÁNICA DE FLUÍDOS Y LABORATORIO

CODIGO PR0240

SEMESTRE 2013-2

INTENSIDADHORARIA

80 horas semestral

CARACTERÍSTICAS Suficientable

CRÉDITOS 4

1. JUSTIFICACIÓN CURSO

La utilidad del curso de Mecánica de fluidos se manifiesta en que le permite alestudiante desarrollar capacidades para entender los fenómenos de transporte dediversos procesos industriales, identificar las variables que los afectan, las unidadesoperativas que los componen (en especial las dedicadas a las propiedades de losfluidos, la hidráulica e hidrodinámica, entre otros) y su funcionamiento, interpretar losprocesos y resaltar su función en el desarrollo de los mismos como Ingenieros deProcesos. Además, está orientada a inculcar en el estudiante las habilidades necesariaspara poder desarrollar su labor profesional en el campo de la industria, concretamenteen las operaciones en las que tienen que ver con la manipulación, almacenamiento ytransporte de los fluidos newtonianos y no newtonianos.

2. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO

2.1.Evaluar los fenómenos de transporte y explicar los fundamentos de las diversasaplicaciones al transporte de fluidos, los aspectos básicos y leyes fundamentales querigen la dinámica de fluidos.

2.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS Para cumplir el objetivo, el estudiante deberá desarrollarhabilidades para:

2.2.1.Aplicar los conocimientos básicos de los fenómenos de transporte empleadosen la dinámica de fluidos y leyes fundamentales que la rigen.

2.2.2.

Evaluar el comportamiento estático y dinámico de los fluidos más utilizados enla industria, principalmente cuando se encuentran almacenados, o bien,cuando son conducidos a través de tuberías, o impulsados mediantemaquinaria hidráulica.

2.2.3.Analizar las diferentes propiedades hidráulicas de los fluidos e identificar losdiferentes tipos de fluidos que más frecuentemente se encuentran en laindustria.

2.2.4.Emplear las leyes y conceptos fundamentales que permiten comprender elcomportamiento estático de los líquidos.

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2.2.5.Explicar las leyes, definiciones y conceptos fundamentales que permitencomprender el movimiento de los líquidos y de los gases a bajas presiones,principalmente cuando son conducidos a través de tuberías.

2.2.6.Analizar las condiciones que favorecen y las que perjudican el movimiento de

los fluidos a través de conductos.2.2.7.

Aprender a reducir o a anular los efectos perjudiciales de los fenómenos decavitación y golpe de ariete, sobre las estructuras y equipos hidráulicos.

2.2.8.Evaluar las metodologías más comunes disponibles para el cálculo de redeshidráulicas.

2.2.9. Seleccionar diversos tipos de bombas, especialmente las centrífugas, parausarlas en sistemas de bombeo.

3. DESCRIPCIÓN ANALÍTICA DE CONTENIDOS

3.1. UNIDAD I. FENÓMENOS DE TRANSPORTE

Modulo 1. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Y DEFINICIONES

1. Definición de los fenómenos de transporte2. Introducción a la mecánica de fluidos3. Definición de fluido4. Estudio de la Reología y los modelos Reológicos5. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos6. Viscosidad

7. Densidad específica o absoluta8. Densidad relativa o gravedad especifica9. Peso especifico10. Volumen especifico11. Compresibilidad o Módulo de elasticidad volumétrico12. Presión de vapor o tensión de vapor (o presión de saturación del vapor)13. Tensión superficial y capilaridad14. Ejercicios.

Modulo 2. HIDROSTÁTICA

1. Introducción2. Presión3. Ecuación fundamental de la hidrostática del fluido incompresible y compresible4. Instrumentos para medición de presiones5. Fuerzas De Presión Sobre Superficies Planas Sumergidas

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6. Fuerzas de presión sobre superficies curvas sumergidas7. Principio de Arquímedes, flotación fuerza de empuje8. Equilibrio relativo

Modulo 3. HIDRODINÁMICA

Conceptos y ecuaciones fundamentales del movimiento de los fluidos

1. Introducción2. Definiciones fundamentales3. Conceptos de flujo y cinemática.4. Instrumentos para la medición de velocidad y de caudal

Módulo 4. ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA DINÁMICA

1. Introducción2. Condiciones de similitud

3. Semejanza geométrica, semejanza cinemática y semejanza dinámica4. Números adimensionales5. Aplicaciones

Módulo 5. RESISTENCIA AL FLUJO. EFECTO DE LA VISCOSIDAD

1. Introducción2. Paradoja de D'Alembert3. Capa límite y resistencia de superficie4. Flujo laminar y flujo turbulento

5. Número de Reynolds6. Desprendimiento de capa límite y resistencia de forma7. Ejercicios

Módulo 6. FLUJO EN TUBERÍAS

1. Introducción

2.Ecuaciones para el cálculo de pérdidas de energía (o de presión): ecuacionesde Darcy-Weisbach, de Hazen-Williams. Ecuación de Hagen- Poiseuille

3. Cálculo del coeficiente de pérdidas de energía

4. Factor de fricción de Darcy y factor de fricción de Fanning5.

Ecuación fundamental para el cálculo de las pérdidas locales (o pérdidas deforma o secundarias)

6. Nomogramas, curvas y tablas para estimar el coeficiente de pérdidas locales7. Longitud equivalente de tubería8. Ejercicios.

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Módulo 7. TEOREMA DEL IMPULSO EN MECÁNICA DE FLUIDOS

1. Introducción2. Deducción del Teorema del Impulso

3. Aplicaciones4. Fuerzas sobre un codo5. Propulsión a chorro6. Turbomáquinas: fuerzas sobre un álabe y potencia de una turbina de acción7. Ejercicios

3.2. UNIDAD II. INGENIERÍA DE LOS FENÓMENOS DE TRANSPORTE

Módulo 8. MEDICIONES DE FLUÌDOS

Módulo 9. BOMBAS Y ESTACIONES DE BOMBEO

Módulo 10. FLUJO EN CONDUCTOS CERRADOS

4. EVALUACIÓN

4.1.

El objetivo de la evaluación en este curso es comprobar el grado de desarrollo de lascompetencias propuestas que usted ha logrado. La mejor forma de aprender eshaciendo, así que es muy importante que usted mismo piense sobre los ejercicios

planteados y los resuelva. Una vez que los haya resuelto puede comparar susresultados con los de sus compañeros o consultar al profesor. En muchas ocasionesno existe necesariamente una sola respuesta, esto va depender del modelomatemático y de las restricciones asumidas.

4.2. Tres exámenes parciales de igual valor 50%4.3. Un examen final del 30%4.4. Prácticas de Laboratorio 20% (30% PNE, 70%; Informes y trabajo en el laboratorio)

5. BIBLIOGRAFIA GENERAL

5.1.

AGUILAR, Luis Alfredo. 2006. Material didáctico para un curso de Mecánica de

Fluidos. Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid. Medellín.

5.2.BELTRÁN, Rafael. 1990. Introducción a la Mecánica de Fluidos. 1a. Ed,McGraw-Hill Latinoamericana, S.A. Bogotá, Colombia.

5.3.BIRD, R. Byron y otros. 2002. Transport Phenomena. 2a. Ed. John Wiley y sons,Inc.

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5.4. BOMBAS y RIEGOS Ltda: Bombas Pleuger y Halberg S.A. Bombas CentrífugasHalberg Nowa. Bombas Sihi-Halberg S.A. Medellín. 2003.

5.5. CENGEL-CIMBALA. 2007. Mecánica de Fluidos. 1a. Ed. McGraw-Hill.

5.6.CRANE: "Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías", 1a ed, McGraw-Hill,

1989.5.7.

CROWE, Clayton T. y otros. 2002. Mecánica de Fluidos. 1a ed, Compañía EditorialContinental. México.

5.8.FAY James A. 1996. Mecánica de Fluidos. 1a. Ed. Compañía editorial continental,S. A. México.

5.9.FOX, R. W. y Mc Donald, A. T. 1992. Introducción a la Mecánica de Fluidos. 4a. Ed,John Wiley y sons, Inc., Nueva York.

5.10.FRANZINI, Joseph B.; Finnemore, E. John. 1999. Mecánica de Fluidos conaplicaciones en Ingeniería. 9a. Ed. McGraw-Hill Interamericana. España.

5.11.GERHART Philip M.; Gross Richard J.; Hochstein Jphn I: "Fundamentos deMecánica de Fluidos", 2a ed, Addison-Wesley Iberoamericana, 1995.

5.12. GILES, Ranald V. y otros. 1994. Mecánica de los Fluidos e Hidráulica. 3a ed,McGraw-Hill.

5.13. MATAIX, Claudio. 1982. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2a ed.Alfaomega Colombiana S.A.

5.14. MOTT, Robert L.1996. "Mecánica de Fluidos Aplicada", 4a ed, Prentice Hall.

5.15. POTTER, M. C., y Weiggert, D. C. 2002. Mecánica de Fluidos, 3a. Ed., ThomsonLearning Editores.

5.16.SALDARRIAGA V. Juan G. 1998. Hidráulica de Tuberías. 1a. Ed, McGraw-HillInteramericana, S.A. Santafé de Bogotá, Colombia.

5.17.SHAMES Irving H. 1995. "Mecánica de Fluidos", 3a, Ed, McGraw-Hill. Book

Company, Nueva York.5.18. SMITS, Alexander J. Mecánica de Fluidos.2003. 1a ed, Alfaomega Grupo editor.

5.19.SOTELO Ávila Gilberto.1985. "Hidráulica General", volumen 1: Fundamentos, 1aed, Limusa,

5.20.STREETER Victor L. 2000. Wylie E Benjamin; Bedford Keith W.: "Mecánica deFluidos", 9a ed, McGraw-Hill Company, Nueva York.

5.21.VENNARD, John K. Street, Robert L. 1993. Elementos de Mecánica de Fluidos. 3aed, Compañía Editorial Continental. México.

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