UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de :Laboratorio de Mecánica de Frecuencia semanal:.1 hr. Horas presenciales: 12 Horas de trabajo extra-aula: 24 Modalidad: Presencial. Período académico: Semestral. Unidad de : ( x) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( x) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: Agosto 2013 Fecha de la última actualización: Enero Responsables del diseño: M.C. Delia Ma. Armendáriz Guerrero. M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla. M.C. Francisco Javier Guevara Castillo. Ing. Raúl Gutiérrez Herrera Presentación: Esta unidad de se divide en 10 fases, en las primeras 7 fases se comprobaran físicamente mediante el uso de equipo de laboratorio, los conceptos fundamentales de la estática de los fluidos y en las siguientes 3 fases los de la dinámica de los Propósito: Esta unidad de ofrece a los estudiantes de ingeniería la oportunidad de desarrollar competencias para experimentar con la ayuda de diversos equipos de laboratorio, sobre los fundamentos básicos de la mecánica de los fluidospara la solución de problemas de

2 ingeniería, con el apoyo de herramientas tecnológicas, que contribuyan al diseño de sistemas hidráulicos y redes hidráulicas, que cumplan con los estándares y la política de calidad requeridos. La finalidad de la unidad de es contribuir al perfil del ingeniero y cumplir con los requerimientosde unidades de subsecuentes,en las cuales se requieren los valores numéricos de los parámetros y variables fundamentales de la mecánica de fluidos para el diseño de los elementos físicos que constituyen un sistema de tuberías. Como consecuencia se generarán profesionistas competentes y capaces de realizar una actuación creativa en la que el desempeño integre los conocimientos, habilidades y actitudes en torno a la aplicación de la mecánica de fluidos para la solución de problemas con fluidos estáticos y dinámicos. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: - Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal académico y profesional. - Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. Competencias personales y de interacción social - Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuirá consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. - Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

3 Competencias integradoras - Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente. b. Competencias específicasdel perfil de egreso a las que contribuye la unidad de : La unidad de contribuye a solucionar casos con fluidos en condiciones estáticas y dinámicas con la aplicación de los conocimientos fundamentales adquiridos prácticamente de mecánica de fluidos para diseñar sistemas de tuberías e hidráulicos. Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de

4 Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional Utiliza métodos de análisis Diferenciar los fluidos en base a sus propiedades para analizar los diferentes tipos de comportamiento. Instrumentales Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico Argumenta sus decisiones Calcula el valor de las propiedades de los fluidos para su aplicación en diferentes casos. Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad Utiliza técnicas de análisis encaminados a proyectos de investigación básica Diferenciar entre los tipos de fluidos utilizando diferentes unidades físicas de medición. Competencias de la Unidad de Aprendizaje Personales y de interacción social Práctica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente Aplicar los conocimientos básicos de la Mecánica de fluidos en proyectos de investigación básica Identificar los conceptos básicos de la mecánica de fluidos para aplicarlos en ecuaciones de de la estática de fluidos y de la dinámica de Integradoras Analizar el comportamiento de los fluidos mediante el análisis de los resultados obtenidos de ecuaciones que definen los parámetros que los afectan para su mejora. Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones solución de problemas de ingeniería Clasificar el comportamiento de los fluidos basados en los conceptos básicos de la mecánica de fluidos y establecer oportunidades de mejora en los sitemas de tuberías. Determinar presión, velocidad y presión en diferentes sistemas utilizando la las ecuaciones básicas de la esática de los fluidos y la s fundamentales de la dinámica de los fluidos en los casos ejemplificados.

5 Unidad temática #1: Propiedades de los Competencias particulares:determinar los valores de las propiedades de los fluidos, aplicando los conceptos fundamentales de las propiedades básicas de los fluidos para su posterior aplicación. Elementos de Competencia Identificar las propiedades de los fluidos mediante las características físicas que las definen para determinar su valor numérico. Evidencias de Reporte con Tabla de propiedades de 4 fluidos incluyendo el agua. Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos -Contenido de la tabla especificado como en ejemplo visto en clase. - Asignación de dimensiones correctas a parámetros o variables especificadas. - Presentación y limpieza del trabajo. - Entrega a tiempo. Determinación por medio del cálculo, de los valores numéricos de las propiedades básicas de 4 fluidos seleccionados en el laboratorio. Asignación correcta de unidades en los diferentes sistemas. Propiedades de los Relación entre las propiedades de los Unidades de medida correspondientes a cada propiedad. Apuntes de clase, libro de texto, Internet, revistas científicas dentro y fuera Trabajo individual fuera Densímetro y vaso para densímetro. Unidad temática #2: Viscosidad de los Competencias particulares:determinar el valor numérico de la viscosidad absoluta y la cinemática de los fluidos utilizados en la unidad temática 1, utilizando un viscosímetro de caída de esfera y aplicando las ecuaciones en función de los parámetros que las definen para establecer su posterior comportamiento y aplicación. Elementos de Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Competencia Determinar el valor de la viscosidad dinámica y cinemática para los fluidos, con la aplicación de la ley de Newton de la viscosidad y la relación entre los dos tipos de viscosidades para definir su aplicación en casos que correspondan Reporte con Tabla de valores de viscosidad absoluta y viscosidad cinemática. - Aplicación del método de caída de esfera para determinación de las viscosidades. -Aplicación de la Ley de newton de la viscosidad y la relación entre la viscosidad dinámica y la cinemática. - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo. - Asignar y anotar los valores correctos calculados aplicando fórmulas, relacionadas con las propiedades correctamente. - Asignación correcta de unidades de viscosidad. Viscosidad Absoluta y viscosidad cinemática de los Unidades de medición en los diferentes sistemas de unidades. Apuntes de clase, libro de texto, Internet, revistas científicas dentro y fuera Trabajo individual fuera Viscosímetro y cronómetro.

6 Unidad temática #3:Estática de los Competencias particulares: Establecer las condiciones que definen un fluido estático, mediante la observación del comportamiento del mismo para aplicar los conceptos definidos cuando se trabaje en condiciones estáticas. Elementos de Competencia Establecer implícitamente, las condiciones que identifican a un fluido estático. Evidencias de Reporte con Reflexiones escritas basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluidos en condiciones estáticas. Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos - Que contenga fundamentalmente la relación entre los tipos de presión. - Definición correcta de los tipos de presión. - Equivalencias entre unidades de presión diferentes.. - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo. Relacionar lo observado en el laboratorio con situaciones observadas en los fluidos con los que interactuamos a diario. Ejemplos sobre casos comunes que observamos a diario al interactuar con algún tipo de fluido. Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Banco de pruebas hidrostático. Unidad temática #4: Aparatos de medición de presión. Competencias particulares:conocer físicamente algunos de los diferentes tipos de aparatos para medir presión mediante la observación física de los mismos para identificarlos cuando estén en uso por ejemplo en un sistema de tuberías. Elementos de Evidencias de Criterios de Actividades de Contenidos Recursos Competencia desempeño Identificación correcta Reporte con Contenido que -Investigar sobre el tema Concepto de presión y Apuntes, libro de texto, de un aparato de Ensayo sobre la aborde de presión en diferentes distinción entre los Internet, medición en uso y tipo presión y tipos fundamentalmente fuentes de información. tipos que hay y la de presión que está de presión. el concepto de -Seleccionar los conceptos relación entre las revistas científicas fuera

7 midiendo. presión y los tipos de presión así como la relación entre las mismas. más importantes. -Elaborar la actividad de por escrito con un orden establecido para ello. mismas. Diferentes tipos de manómetros. Unidad temática #5: Calibración de un manómetro de tipo tubo de Bourdon. Competencias particulares: Experimentar prácticamente como se lleva a cabo la calibración de un manómetro de tipo tubo de Bourdon, utilizando un calibrador de pesos muertos para verificar si está registrando los valores correctos de presión. Elementos de Competencia Conocimiento de un método de calibración. Establecer la confiabilidad en el uso de medidores de presión mediante un parámetro fundamental. Evidencias de Reporte con Tabla comparativa de lecturas registradas contra las calculadas. Con una breve investigación de otro método de calibración. Criterios de desempeño Establecer mediante los resultados registrados y calculados, el buen o mal funcionamiento del medidor de presión utilizado y su solución. - Procedimiento - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo. Actividades de Verificación de la Calibración de un manómetro. Ajustes de calibración. Contenidos Métodos de calibración de manómetros. Importancia de la calibración. Recursos Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de Calibrador de pesos muertos.

8 Unidad temática #6: Presión sobre superficies. Competencias particulares: Determinar la magnitud de la fuerza resultante sobre una superficie, utilizando un prototipo físico mediante el cual se puedan simular los diferentes casos de aplicación de fuerzas sobre superficies, para aplicar los resultados en el diseño de un elemento similar al del prototipo. Elementos de Evidencias de Criterios de Actividades de Contenidos Recursos Competencia desempeño Solucionar casos de fuerzas sobre superficies, aplicando los conceptos básicos del efecto de la presión hidrostática o manométrica sobre superficies. Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas. -Cálculos efectuados correctamente de acuerdo al caso planteado. - Aplicación de ecuaciones que corresponden según el caso planteado. - Asignación de unidades de medida congruentes. - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo. - Identificar correctamente el tipo de problema a resolver. - Aplicar correctamente el procedimiento para la solución del caso planteado. - Imprimir cálculo para entregar como evidencia del elemento de competencia. Cálculo de fuerzas sobre superficies debido a la presión de un fluido sobre la misma. Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de Prototipo tipo toroide con masas y bomba manual.

9 Unidad temática #7: Equilibrio relativo. Competencias particulares: Establecer físicamente cuando un fluido está en la condición de equilibrio relativo, con la utilización de un equipo diseñado para simular el movimiento giratorio en un fluido contenido en un recipiente cilíndrico, para reconocer cuando un fluido esta en dicha condición. Elementos de Competencia Identificar la condición de equilibrio relativo en un fluido en movimiento. Evidencias de Reporte con Tabla de comparación de valores teóricos y prácticos obtenidos. Criterios de desempeño - Aplicación correcta de ecuación fundamental del equilibrio relativo. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático. Actividades de -Identificación práctica y teórica de la condición de equilibrio relativo. - Medición con aparatos de medición de velocidad angular. Contenidos Equilibrio relativo. Fuerza centrifuga Recursos Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de Banco de equilibrio relativo. Unidad temática #8: Demostración del teorema de Bernoulli. Competencias particulares: Establecer los valores de los parámetros físicos necesarios para demostrar teóricamente el teorema de Bernoulli y dejar fundamentada su aplicación. Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos

10 Aplicar los conceptos de la conservación de la cantidad de energía en un fluido. Reporte con tabla de datos y resultados obtenidos del aparato de Bernoulli y grafica que demuestre la proporcionalidad de Qr versus V donde n =2. n - Aplicación correcta de ecuación de Bernoulli. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático. -Relación de cálculo matemático con datos reales. - Comprensión de significado de gráfica. -Teorema de Bernoulli. - Ley de la conservación de la energía. Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de Aparato para la demostración del teorema de Bernoulli. Unidad temática #9: Aplicación del teorema de Bernoulli. Competencias particulares: Aplicar los conceptos de la ecuación de Bernoulli a un dispositivo para medir gasto real y gasto teórico para determinar aplicaciones del mismo. Elementos de Competencia Identificar como se aplica la ecuación de Bernoulli al caso de flujo a través de un orificio. Evidencias de Reporte con Tabla de levantamiento de datos, resultados y reflexiones. Criterios de desempeño - Aplicación correcta de ecuación de Bernoulli. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático. Actividades de -Relación de cálculo matemático con datos reales. - Comprensión de significado de gráfica. Contenidos -Aplicación de la Ecuación de Bernoulli Recursos Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de Aparato para la demostración del teorema de Bernoulli.

11 Unidad temática #10:Pérdidas por fricción en tuberías. Competencias particulares: Establecer prácticamente el valor de las pérdidas por fricción a considerar en un sistema de tuberías mediante un prototipo de laboratorio que lo ejemplifique para aplicar en el diseño de un sistema de tuberías. Elementos de Evidencias de Criterios de Actividades de Contenidos Recursos Competencia desempeño Determinar el valor numérico de las pérdidas por fricción consideradas en un sistema de tuberías. Reporte con Tabla de datos tomados y resultados de cálculo de perdidas por fricción. - Aplicación correcta de ecuaciones relacionadas con la pérdidas por fricción mayores y menores. -Resultados correctos. Cálculo de pérdidas por fricción con datos tomados de la práctica, aplicando ecuación de Darcy. Ecuación generalizada de Bernoulli y ecuación de Darcy Weisbach. Apuntes, libro de texto, Internet, revistas científicas fuera Tablas de mecánica de mecánica de fluidos Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Ponderación 1.-Reporte con Tabla de propiedades de los 9% 2.-Reporte con Tabla de valores de viscosidad de 4 9 % 3.- Reporte con Reflexiones basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluido en condiciones estáticas. 9 % 4.- Reporte con Ensayo sobre la presión y tipos de presión. 9 % 5.- Reporte de con investigación sobre otro método de calibración. 9 % 6.- Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas 9% 7.- Reporte de comparación de condiciones teóricas y prácticas obtenidas y reflexiones. 9% 8.- Reporte con tabla de datos y resultados del teorema de Bernoulli. 9% 9.-Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de aplicación del teorema de Bernoulli. 9% 10. Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de pérdidas por fricción en tuberías. 9%

12 11.- Producto integrador - Portafolio 10% Producto integrador del de la unidad de : Al finalizar la unidad de los estudiantes entregarán un portafolio el cual contendrá las siguientes evidencias por escrito: Evidencia Ponderación 1.-Reporte con Tabla de propiedades de los 9% 2.-Reporte con Tabla de valores de viscosidad de 4 9 % 3.- Reporte con Reflexiones basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluido en condiciones estáticas. 9 % 4.- Reporte con Ensayo sobre la presión y tipos de presión. 9 % 5.- Reporte de con investigación sobre otro método de calibración. 9 % 6.- Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas 9% 7.- Reporte de comparación de condiciones teóricas y prácticas obtenidas y reflexiones. 9% 8.- Reporte con tabla de datos y resultados del teorema de Bernoulli. 9% 9.-Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de aplicación del teorema de Bernoulli. 9% 10. Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de pérdidas por fricción en tuberías. 9% 11.- Producto integrador - Portafolio 10% Fuentes de apoyo y consulta: 1.-Libro: Mecánica de fluidos Autor(es): Victor L. Steeter, E. BenjaminWilye y Keith W. Bedford.

13 Editorial: Mc Graw Hill 2.-Libro: Fluid Mechanics Autor(es): Frank M. White Editorial: Mc Graw Hill 3.-Libro: Mecánica de los fluidos e hidráulica.(serie Schaum) Autor(es):Ranald V. Giles, Jack B. Evett y Cheng Liu. Editorial: Mc Graw Hill 4.- Libro: Mecánica de fluidos aplicada. Autor(es):Robert L. Mott. Editorial:Prentice Hall 5.- Instructivo de Laboratorio de Mecánica de Autor: M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla. Editorial: FIME U.A.N.L

14 Perfil del docente: Grado de Licenciatura, Maestría y/o Doctorado. Ficha bibliográfica del profesor: Ficha bibliográfica del profesor: Nombre: M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla Título o títulos: Ingeniero Mecánico Electricista y Maestro en ciencias de la ingeniería. Experiencia profesional: Área académica F.I.M.E. U.A.N.L. Nombre: Ing. Raúl Gutiérrez Herrera Título o títulos: Ingeniero Mecánico Electricista Experiencia profesional: Industria a nivel corporativo, Industria en general, proyectos, construcción y mantenimiento mecánico y eléctrico; Área académica F.I.M.E. U.A.N.L. Nombre: M.C. María Delia Armendáriz Guerrero Título o títulos: Ingeniero Mecánico Administrador y Maestra en ciencias de la ingeniería. Experiencia profesional: Área académica y Administrativa F.I.M.E. U.A.N.L.