contenido 2015 i gr ma02

CONTENIDOMecánica de Fluidos

GR-MA

SALVADOR VARGAS DÍAZING. MECÁNICO (UAEM-México)

M. I. HIDRÁULICA (UNAM-México)PhD. MECÁNICA DE FLUIDOS (U of Edinburgh, Scotland-UK)

1

MECÁNICA DE FLUIDOS(2 créditos)

Un crédito implica (48/16), tres horas semanales de trabajo por parte del estudiante, de las cuales, una será presencial y dos de trabajo adicional no

presencial.

Para este curse se tiene la siguiente relación:

1. Dos créditos = 6 horas semanales de trabajo2. Horas presenciales: 4 hrs/semana

3. Horas de trabajo Independiente: 2 hrs/semana.

MODALIDAD:ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA

HORARIO:Martes: 11:00-13:00 hrs.Jueves: 11:00-13:00 hrs.

2

INTRODUCCIÓN AL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

La mecánica de los fluidos es una materia que hace parte del siclo básico de la formación del estudiante de ingeniería mecánica. La importancia de esta materia esta dado por las múltiples aplicaciones de los fluidos en las diferentes áreas del conocimiento y de desarrollo de la ingeniería, como son: los sistemas térmicos y de refrigeración, los sistemas de suministro de aire, sistemas de generación de potencia, procesos de transferencia de calor, sistemas de aire acondicionado, sistemas de transporte, fenómenos de contaminación ambiental, etc.

El estudio de la mecánica de los fluidos se remonta a cientos de años atrás. Durante todo este tiempo muchos hombres han dedicado parte su vida al estudio de esta materia, entre los cuales se encuentran;

1. Archimides (287 – 212 B. C.). Application of fluid Statics - Archimide2. Leonardo Da Vinci (1452 - 1519). Describió varios tipos de flujos gráficamente e ideo varias maquinas

hidráulicas3. Torricelli (1608–1647) . Invento el barómetro – un dispositivo que sirve para medir la presión atmosférica4. Pascal (1623–1662). Realizo varios estudio sobre hidrostática – Principio de Pascal4. Pitot (1695 – 1791). Fue un ingeniero hidráulico – invento el tubo de Pito que sirve para medir la velocidad de

un fluido5. Bernoulli (1700–1782). Estudio la dinámica de los fluidos – publico el principio que llena su nombre. Ecuación

de Bernoulli6. Euler (1707–1783). Realizó estudio de la dinámica de los fluidos – estableció las ecuaciones que rigen el flujo

de un fluido incompresible no viscoso7. Navier (1785 - 1836) y Stokes (1819 – 1903). Realizaron estudios sobre la mecánica de los fluidos –

establecieron las ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos, las cuales, se conocen como ecuaciones de Navier-Stokes, estas ecuaciones son diferenciales parciales altamente no lineales y extremadamente difíciles de resolver

8. Poiseuille (1799–1869). Realizó importantes aportaciones a la mecánica de fluidos, especialmente al flujo en tuberías

9. Coriolis (1792–1843). He is best known for his work on the supplementary forces that are detected in a rotating frame of reference

10. Prandtl (1875–1953). Teoría de la capa limite11. Reynolds (1842 – 1912). Realizo importantes aportes a la hidrodinámica y dinámica de los fluidos, siendo uno

de los mas sobresalientes el numero adimensional que lleva su nombre

3

INTRODUCCIÓN AL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS – CONT…

Actualmente la parte básica de la mecánica de los fluidos esta dividida en áreas específicas progresivas, con las que la mayoría de los autores modernos están de acuerdo, siendo las más importantes para este curso en particular: las propiedades fundamentales de los fluidos, la hidrostática, la cinemática de los fluidos, los principios de conservación (masa, momento y energía), el análisis dimensional y modelado, el flujo en tuberías, las teorías de arrastre y sustentación, los diferentes tipos de flujo y el estudio e turbomaquinaría. Como el alumno se podrá dar cuenta a lo largo de este curso cada de estas áreas esta directamente relacionada con todas las demás, es por esta razón que aunque se estudien por separado, el estudiante encontrará una relación entre cada uno de los temas.

El buen desempeño de este curso, no sólo se relaciona con los conceptos de la mecánica de los fluidos, sino con los sólidos fundamentos de otras áreas. Por ejemplo, cálculo diferencial e integral, ecuaciones diferenciales, algebra lineal, geometría, trigonometría, física mecánica, física térmica, estática, termodinámica y algunas otras que son indispensables para el perfil de un ingeniero mecánico.

El curso esta diseñado para que el estudiante desarrolle un autoaprendisaje a través de clases presenciales, de prácticas de laboratorio de cada uno de los temas con apoyo de los laboratorios de mecánica de fluidos, de física y de química.

4

DEFINICIÓN DE LA ASIGNATURA

La mecánica de los fluidos es la ciencia que estudia los fluidos desde sus propiedades hasta sus aplicaciones finales, las cuales involucran el comportamiento estático, cinemático y dinámico en sus diversas condiciones. Es importante mencionar que un fluido se define como aquella sustancia que al aplicarle el mínimo esfuerzo cortante este empieza a moverse. Esta definición abarca tanto a líquidos como a gases son sus respectivas propiedades internas.

PERFIL PROFESIONALA través del curso de mecánica de fluidos el estudiante desarrolla las habilidades fundamentales para alcanzar el perfil del egresado unilibrista, principalmente en:

1. Análisis, simulación y optimización de procesos industriales2. Instrumentación de procesos industriales3. Diseño, adaptación y construcción de dispositivos mecánicos, macatrónicos, neumáticos e

hidráulicos, manuales o automátizados4. Participación en proyectos de desarrollo a través de investigación básica o aplicada en áreas

específicas de la mecánica de fluidos.

5

OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA1. GENERALAl final del curso el estudiante estará en capacidad de identificar y evaluar las condiciones de flujo y sus efectos, en un sistema de flujo estático-cinemático-dinámico con todos sus componentes.

2. ESPECíFICOSAl finalizar los diferentes temas del curso, el estudiante deberá:

Analizar las propiedades de los fluidos y sus aplicaciones Aplicar correctamente los principios de la hidrostática, la cinemática y la dinámica de los fluidos

en sistemas industriales Interpretar correctamente los principios de conservación de masa, momento y energía en

diseños específicos de ingeniería mecánica Interpretar resultados experimentales para determinar parámetros importantes involucrados en

un problemas específicos de mecánica de fluidos.

6

PREREQUISITOS

• Área de Ciencias Básicas (matemáticas y física)• Área de Ingeniería Aplicada (estática, cinemática y dinámica)

7

CALIFICACIÓN DEL CURSO

1. Tareas y/o talleresSe asignarán tareas y talleres durante el curso. Las tareas se deberán entregar al inicio de la siguiente clase. Los talleres se entregaran una semana después de ser asignados en el horario de clase. El total de tareas y talleres tendrán un valor del 15% de la calificación parcial de cada corte. NO se aceptan tareas ni talleres después de la fecha y hora programados.

2. Prácticas de laboratorioSe realizarán una práctica por cada corte, tres prácticas durante el curso directamente relacionadas con los temas teóricos de clase. El reporte se entregará una semana después de realizada la práctica en el horario de clase. Las prácticas tendrán un valor del 30% de la calificación parcial. NO se aceptan reportes después de la fecha y hora programados.

i. PRÁCTICA DE LABORATORIO # 1: semana #5 (24/02/2015)ii. PRÁCTICA DE LABORATORIO # 2: semana #9 (25/03/2015)iii. PRÁCTICA DE LABORATORIO # 3: semana 16 (21/05/2015)

3. “Quizzes” Programados y “quizzes” no programadosEl total de los “quizzes” programados y no programados tendrán un valor del 15% de la calificación parcial.

4. Exámenes (tres exámenes parciales en horario de clase)i. Primer parcial (40%) (semana #6)(03/03/2015)ii. Segundo parcial (40%) (semana #11)(07/04/2015)iii. Examen final (40%) (semana #17)(26/05/2015)

NOTA:a) Todas las tareas serán individualesb) Los talleres serán en equipos, el número de integrantes será designado por el profesor.c) Los “quizzes” y exámenes serán individuales

CÁLCULO DE LA CALIFICACION FINAL

Tareas + talleres

15%

Prácticas

30%

“Quizzes”

15%

Examen parcial

40%

Calificación

100%

Corte

Calificación x %

1er. Corte (30%)

100*0.15 100*0.30 100*0.15 100*0.40 (100*5)/100 (5*.3)= 1.5

2do. Corte (30%)

100*0.15 100*0.30 100*0.15 100*0.40 (100*5)/100 (5*.3)= 1.5

3er. corte (40%)

100*0.15 100*0.30 100*0.15 100*0.40 (100*5)/100 (5*.4)= 2.0

Calificación final

- - - - 5.0

8

INASISTENCIA A CLASE (Artículo 53 del Reglamento Estudiantil)La asistencia a clases de los estudiantes es obligatoria. Una asignatura es reprobada por inasistencia justificada superior 15% de las clases programadas y por inasistencia no justificada superior al 10% de las clases programadas. En las asignaturas prácticas, la inasistencia justificada o no justificada no podrá ser superior al 5% (inasistencia > a dos clases programadas) de las clases programadas. En los casos anteriores la nota para esta asignatura será de cero punto cero (0.0).

9

SemanaFecha

Temas significativos y Subtemas

Bibliografía Trabajo PresencialTrabajo independiente del

estudiante

127-01-2015

CONTENIDOIntroducción al curso Cengel Cap. I

White Cap. I Munson Cap. I

Presentación dirigida por el profesor con participación de los estudiantes

No aplica.Diagnosticar el punto de partida del

proceso de aprendizaje (conocimientos previo)

129-01-2015

CAPÍTULO 1Introducción y conceptos básicos

de mecánica de fluidos, Parte I

Cengel Cap. I White Cap. I Munson Cap. I


Lecturas complementarias del texto guía y literatura complementaria.Solución de problemas

203-02-2015

CAPÍTULO 2Propiedades de fluidos, Parte I

Cengel Cap. II White Cap. I Munson Cap. I



205-02-2015

CAPÍTULO 2Propiedades de fluidos, Parte II

Cengel Cap. II White Cap. II Munson Cap. II



310-02-2015

CAPÍTULO 2Propiedades de fluidos, Parte III

Cengel Cap. II White Cap. II Munson Cap. II



312-02-2015

CAPÍTULO 3Estática de los Fluidos, Parte I

Cengel Cap. III White Cap. II Munson Cap. II



TABLA DE CONTENIDO

10

SemanaFecha



estudiante

417-02-2015

CAPÍTULO 3Estática de los Fluidos, Parte II




419-02-2015

CAPÍTULO 3Estática de los Fluidos, Parte III




524-02-2015 PRÁCTICA DE LABORATORIO # 1

526-02-2015

CAPÍTULO 4Cinemática de los fluidos, Parte I

Cengel Cap. IV White Cap. IV Munson Cap. IV, VI



603-03-2015

PRIMER PARCIAL (SOCIALIZACIÓN Y REGISTRO DE NOTAS DEL PRIMER CORTE 23-02-2015 AL 14-03-2015)

605-03-2015

CAPÍTULO 4Cinemática de los fluidos, Parte II




11

SemanaFecha



estudiante

710-03-2015

CAPÍTULO 4Cinemática de los fluidos, Parte III




712-03-2015

CAPÍTULO 5Ecuaciones de masa, Bernoulli y

energía, Parte I


Presentación dirigida por el profesor con participación

de los estudiantes

Lecturas complementarias del texto guía y literatura complementaria.

Solución de problemas8

17-03-2015


energía, Parte II


Presentación dirigida por el profesor con participación

de los estudiantes

Lecturas complementarias del texto guía y literatura complementaria.

Solución de problemas8

19-03-2015


energía, Parte III

Cengel Cap. V White Cap. III Munson Cap. III



924-03-2015

CAPÍTULO 6Análisis de Cantidad de movimiento

lineal de flujo de fluidos, Parte I




926-03-2015


lineal de flujo de fluidos, Parte II




12

SemanaFecha



estudiante10

31-03-2015 HOLIDAY

1002-04-2015 HOLIDAY

1109-04-2015

SEGUNDOMPARCIAL (REGISTRO DE NOTAS SEGUNDO CORTE: 24-03-2015 AL 14-04-2014)

1107-04-2015

PRÁCTIACA DE LABORATORIO # 2

1214-04-2015


lineal de flujo de fluidos, Parte III




1216-04-2015

CAPÍTULO 7Similitud, análisis dimensional y

modelado, Parte I

Cengel Cap. VI White Cap. III Munson Cap. V



13

SemanaFecha



estudiante

1321-05-2015


modelado, Parte II




1323-04-2015


modelado, Parte III




1428-04-2015

CAPÍTULO 8Flujo en tuberías, parte I

Cengel Cap. VII White Cap. V Munson Cap. VII



1430-04-2015

CAPÍTULO 8Flujo en tuberías, parte II




1505-05-2015

CAPÍTULO 8Flujo en tuberías, parte III




1507-05-2015

CAPÍTULO 8Flujo en tuberías, parte IV




14

SemanaFecha



estudiante16

04-05-2015 PRÁCTICA D ELABORATORIO # 3

1607-11-2014

CAPÍTULO 9Introducción a la Aerodinámica II

Cengel Cap. VIII White Cap. VI Munson Cap. VII



1711-11-2014 EXAMEN FINAL (ENTREGA DE NOTAS FINALES: 10-11-2014 AL 25-11-2014)

ASESORÍA A ESTUDIANTES: LUNES DE 14:00 A 16:00LUGAR: OFICINA DE INVESTIGACIÓN II (L-205)

Bibliografía

Texto Guía1. Cengel, Yanus A. and Cimbala, John M., “Fluid Mechanics. Fundamentals and Applications, McGraw-Hill,

Second Edition, USA, 2010.

Bibliografía Complementaria2. White, Frank M., “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill, Fourth Edition, USA, 2002.3. Fox, Robert W., McDonald, Alan T. & Pritchard, Phillip J., “Introduction to Fluid Mechanics”, John Wiley &

Sons Inc., Sixth Edition, USA, 2004.4. Munson, Bruce R., Young, Donald P. & Okiishi, Theodore H., “Fundamentals of Fluid Mechanics”, John Wiley

& Sons Inc., Fourth Edition, USA, 2002.5. Kundu, Pijush K. & Cohen, Ira M., “Fluid Mechanics”, Academic Press, Second Edition, USA, 2003.6. Nakayama, Y. & Boucher, R. F., “Introduction to Fluid Mechanics”, Butterworth-Heinemann, UK, 2000.7. Finnemore, E. J. & Franzini, J. B., “Fluid Mechanics with Engineering Aplications” Mc Graw-Hill, 10th Edition,

USA, 2001.8. Streeter, V. L., Whiley, E. B. & Bedford, K. W., “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill, Ninth Edition, USA, 1998.9. Shaughnessy, Jr., E. J., Katz I. M. & Schaffer J. P., “Introduction to Fluid Mechanics”, Oxford University Press,

First Edition, USA, 2005.Sitios WEB

http://www.efluids.comhttp://simple.wikipedia.org/wiki/Fluid_mechanics

http://www.efunda.com/formulae/fluids/overview.cfmhttp://journals.cambridge.org/action/displayJournal?jid=FLM

15

http://www.efluids.com/

http://simple.wikipedia.org/wiki/Fluid_mechanics

http://www.efunda.com/formulae/fluids/overview.cfm

http://journals.cambridge.org/action/displayJournal?jid=FLM

contenido 2015 i gr ma02

Documents