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• Carlos Garvan Gamarra

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA II SEMESTRE – 2015 SYLABO ASIGNATURA: MECÁNICA DE FLUÍDOS I Código: ME-118

1.0 IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA 1.1 Facultad : FAIN 1.2 Escuela Profesional : Ingeniería Mecánica 1.3 Año de Estudios : Tercer Año 1.4 Horas de Clase : Teoría : 04 , Práctica : 02 1.5 Régimen : Semestral 1.6 Departamento Académico : Ingeniería Mecánica 1.7 Profesor : ING. CIP. CARLOS GARVAN GAMARRA 1.8 Año Académico : 2015-II 2.0 DESCRIPCIÓN La asignatura es primordial pro ser de la especialidad de la Ingeniería Mecánica, la cual va a con llevar que el estudiante conozca los principios básicos del comportamiento de los fluidos (líquidos y gases), ya sea en el estado estacionario y en movimiento. Los fluidos pueden ser líquidos (agua, aceite, gasolina o glicerina) o gases (aire, oxigeno, nitrógeno o helio). Es de mucha importancia dicha asignatura porque servirá como requisito para llevar otros cursos relacionados con los fluidos, como Termodinámica I, Termodinámica II, Mecánica de Fluidos II, Turbo maquinas, Transferencia de Calor. 3.0 OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA 3.1 GENERALES.- Capacitar al alumno rigurosamente para que conozca bien el comportamiento de los fluidos tanto líquidos como gases. 3.2 ESPECIFÍCOS. Al culminar la signatura el alumno: 3.2.1Tendrá los conocimientos y habilidades para poder desarrollar casos prácticos y reales del comportamiento de los fluidos. 4.0 METODOLOGÍA El cumplimiento de los objetivos formulados y desarrollo de los contenidos se harán a través: 4.1 Las clases magistrales se harán usando medio audio visual, .transparencias cañón proyector, material técnico, revistas, manuales y aspectos medioambientales. 4.2. Para afianzar los conocimientos impartidos durante el desarrollo del curso, el estudiante participará activamente en temas actuales relacionados a la Mecánica de Fluídos, propiciando el debate alturado entre los estudiantes. 5.0 SISTEMA DE EVALUACIÓN 5.1PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN - La evaluación para la presente asignatura será de la siguiente manera : NOTA FINAL = PPC + PPL + EX1 + 2X2 5 Donde: PPC = Promedio de practicas calificadas PPL = Promedio de prácticas de laboratorio EX1 = Primer examen parcial EX2 = Segundo examen parcial 5.2 REQUISITOS DE APROBACIÓN .- El alumno deberá cumplir los siguiente : 5.1.1 Tener una asistencia regular a clases (90%) 5.1.2 Rendir los exámenes y/o prácticas calificadas en la hora, fecha y lugar acordado. De ninguna manera, serán postergadas, salvo por motivos de fuerza mayor debidamente sustentados en aplicación a Normatividad Vigente de la UNJBG de la Evaluación de los Alumnos. Caso contrario se calificará con nota cero (00). 5.1.3 El estudiante será aprobado en el curso con 52.5 puntos o en su defecto con 10.5 en el promedio final, lo cual será promovido a la nota del orden inmediata superior de once (11).

6.0 CONTENIDOS SEM

HORAS

1

6

I 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

2

6

II 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

3

III 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

4

6

IV 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

5

6

V 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

6

6

XI 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

DESCRIPCIÓN

%

NATURALEZA DE LOS FLUÍDOS Diferencia entre líquido y gas Clasificación de los fluídos Sistema de variedades Propiedades de los fluídos Compresibilidad OBJETIVOS ESPECÍFICOS .-Al finalizar la unidad el alumno estará en condiciones de entender el comportamiento de los fluidos en general. VISCOCIDAD DE LOS FLUÍDOS Difusión de Viscosidad Viscosidad dinámica y cinemática Sistema de unidades de la viscosidad. Fluidos newtonianos y No Newtonianos. Variación de viscosidad con la temperatura Índice de Viscosidad y mediación Grado de Viscosidad SAE E ISO OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de conocer los tipos de centrales hidráulicas y las obras que intervienen en los mismos.

06

PRESIÓN Presión absoluta y manométrica Relación entre presión y elevación Paradoja de Pascal Manómetros barómetros Medidores y Transductores de presión Presión expresa como la altura de una columna de líquido. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad condiciones de medir la presión de un fluido determinado

18

el estudiante

12

estará en

FUERZAS SOBRE ÁREAS PLANAS Y CURVAS SUMERGIDAS Superficies planas horizontales bajo líquidos Áreas planas sumergidas – general Cabeza piezométrica Efecto de presión sobre la superficie del fluidos Fuerzas sobre superficie curva con fluido por debajo de ella. Fuerzas sobre superficie curva con fluido por encima y por debajo de ella. Lluvia máxima OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de aplicar métodos para calcular la fuerza ejercida sobre un área plana y curvas.

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FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD Flotabilidad Estabilidad de los cuerpos en un fluido Estabilidad de los cuerpos completamente sumergidos Estabilidad de cuerpos flotantes Grado de estabilidad. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .-Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones que deben cumplirse para que un cuerpo este estable y se cumpla la estabilidad, tanto sumergido como flotando.

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FLUJO DE FLUÍDOS Y ECUACIÓN DE BERNOULLI Ecuación de continuidad Velocidad del flujo en ductos y tuberías, flujo en secciones no circulares Conversación de la Energía – Ecuación de Bernoulli Interpretación, restricciones y aplicaciones de la Ecuación de Bernoulli OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- al finalizar la unidad el alumno estará en condiciones de entender el flujo de fluidos en conductos y tubos circulares cerrados y con los dispositivos utilizados para controlar el flujo

36

7

6

VII 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

8

6

VIII 8.1 8.2

9

6

IX 9.1 9.2 9.3

10

6

X 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9

11

6

XI 11.1 11.2 11.3

12

6

XII 12.1 12.2 12.3

13

6

XIII 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9

ECUACIÓN GENERAL DE LA ENERGÍA Pérdidas y adiciones de energía Especificaciones de pérdidas y adiciones de energía. Ecuación general de la energía Potencia necesaria para bombas Potencia suministrada a motores de fluidos OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de entender la Ecuación de Bernoulli para conformar la Ec. General de la Energía, tomando en cuenta pérdidas, ganancias y eliminaciones de energía. NÚMERO DE REYNOLDS, FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO Flujo laminar y turbulento Numero de Reynolds. Perfiles de velocidad Radio Hidráulico para secciones transversales no circulares. Número de Reynolds para secciones transversales no circulares cerradas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de predecir mediante el cálculo del número de Reynolds, el flujo laminar y turbulento. PÉRDIDA DE ENERGÍA DEBIDO A LA FRICCIÓN Ecuación de DARCY Perdidas de fricción Perdidas de factor de fricción Perdidas de fricción en secciones transversales no circulares. Perfil de velocidad para flujo turbulento Formula de Hazen – Williams y otras. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de calcular las pérdidas de energía debido a la fricción interna de un fluido en un ducto PÉRDIDAS MENORES Fuentes de perdidas menores Coeficientes de resistencia Dilatación súbita Perdida de salida Dilatación gradual Contracción súbita y gradual Perdida de entrada Coeficientes de resistencia para básculas y juntas Codos de tubería OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de calcular las pérdidas menores debido a la presencia de válvulas, juntas, cambios den el tamaño de la trayectoria de flujo y cambios en la dirección del flujo. TUBERÍAS EN SERIE Clasificación de Sistemas de Tuberías en serie Sistemas clase I, II y III Diseño de tuberías OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de usar los métodos de análisis para sistemas de línea de tubería reales en los cuales el fluido fluya a través de una trayectoria continúa única. TUBERÍAS EN PARALELO Principios de los Sistemas de tubería en tubería en paralelo Sistemas con dos y tres o más ramas Redes OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de calcular que cantidad de flujo se presenta en las tuberías en paralelo (Ramas) y que caída de presión se presenta en ellos. FLUJO EN CANAL ABIERTO Radio hidráulico Clasificación del flujo en canal abierto Número de Reynolds en canal abierto Tipos de flujo en canal abierto Flujo estable uniforme en canales abiertos Geometría de los canales abiertos Formas eficientes para canales abiertos Flujo crítico y energía específica Salto hidráulico. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- Al finalizarla unidad el estudiante estará en condiciones de comprender los métodos de análisis del flujo en canal abierto.

44

50

56

60

68

74

80

14

6

XIV 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5

15

6

XV 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5

16

6

XVI 16.1 16.2 16.3 16.4

17

6

XVII 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6

MEDICIONES DE FLUJO Factores para la selección de fluxómetros Medidores de cabeza variable y de área variable Fluxómetro de turbina, de vórtice y magnético Medición de flujo de masa Medición de flujo en canal abierto OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al finalizar la unidad estará en condiciones de usar sistemas de medición de flujo propiamente dicho. SELECCION Y AMPLICACIÓN DE BOMBAS Parámetros de selección de bombas Bombas de desplazamiento positivo y centrífugas Punto de operación y selección de una bomba Cabeza de sección positiva neta. Líneas de sección y de descarga OBJETIVOS ESPECÍFICOS.- al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de seleccionar y aplicar bombas, según sus características de funcionamiento y usos típicos. FUERZAS EN FLUÍDOS EN MOVIMIENTO Ecuación de fuerza e impulso – momentánea Fuerzas sobre objetos estacionarios Fuerzas en codos en línea de tubería Fuerzas sobre objetos en movimiento OBJETIVOS ESPECÍFICOS.-Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones utilizar la 2da Ley de Newton del movimiento (F=m.a) para desarrollar la ecuación de fuerza lo cual se utiliza para calcular la fuerza ejercida por un fluido conforme cambia su dirección de movimiento o su velocidad. ARRASTRE Y SUSTENTACIÓN Ecuación de la fuerza de arrastre Presión y coeficiente de arrastre Fricción de arrastre sobre esferas en flujo laminar Arrastre de vehículos Efectos de compresibilidad y cavitación Sustentación y arrastre en superficies de sustentación OBJETIVOS ESPECÍFICOS .-Al finalizar la unidad el estudiante estará en condiciones de comprender y aplicar loas fuerzas de arrastre y sustentación si el cuerpo se encuentra en movimiento en el fluido o el fluido se encuentra moviéndose sobre el cuerpo.

85

90

95

100

7.0 BIBLIOGRAFÍA 7.1 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA * Mecánica de los Fluídos………………………………………………JOSEPH B. FRANZINI 9ena Edic. MC CRAW – HILL, 1997 – España * Mecánica de los Fluídos………………………………………………..MERLE C. POTTER 3era Edic. – THOMSON Editores, México, 2001 *. Mecánica de los Fluídos …………………………………..…………..CLAUDIO MATAIX 2da Edic. – HARLA S.A. – México, 1982 *. Mecánica de los Fluídos …………………………………………..VICTOR L. STREETER 9ena Edic. MC GRAW – HILL, Colombia, 1999 7.2 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA * Introducción a la Mecánica de Fluídos ………….………………………ROBERT W. FOX 4 ta. Edic. – MC GRAW – HILL, México, 1997 * Mecánica de Fluídos………………………………………………………………G. BOXER 1era Edic. – ADDISON – WELEY IBEROAMERICANA, USA, 1994 * Mecánica de Fluídos…………….………………………………..RAYMOND C. BINDER 5ta. Edic. – Editorial TRILLAS – México, 1978 * Hidráulica de Tuberías y Canales …………………………...............................A. RACHA 1era. Edic.- Compendio Académico, México, 1976 8.0 WEBGRAFÍA a) www.practiciencia.com.ar. b) www.fluidos,eia.edu.co c) www.mitecnologico.com d) www.universia.es Tacna, Agosto 2015

NG. CARLOS GARVAN GAMARRA