UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Transcripción

1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 08 / 08 / 2012 Fecha de la última actualización: 26 / 11 / 2013 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 aprendizaje se divide en 6 fases, en la primera fase se hace un análisis dimensional relacionado con los sistemas de unidades absoluto y técnico; en la segunda fase el estudiante podrá diferenciar las propiedades de los fluidos y establecer su relación para su aplicación en el estudio del comportamiento de los mismos. En la tercera fase se estudiarán los fluidos en condiciones estáticas realizando cálculos de presiones mediante especificaciones físicas dadas o con la ayuda de lo que registra algún tipo de medidor de presión simple, y además; se

2 2 calcularán la magnitud y ubicación de fuerzas sobre superficies debidas a la presión de un fluido. La cuarta fase considera el estudio de los fluidos en condiciones dinámicas para el cálculo de algún tipo de parámetro como la velocidad, el gasto y la presión; mediante la aplicación de las consideradas ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos, para un fluido ideal. La quinta fase contempla la identificación y cálculo de los tipos de pérdidas que se generan en un fluido en movimiento, así como también se conocerá la distribución de un flujo en las tuberías. Por último en la sexta fase se analizarán las fuerzas de arrastre y de sustentación, seguido por un estudio detallado sobre las capas límite laminares y turbulentas sobre objetos inmersos en un fluido. Propósito: Esta unidad de aprendizaje ofrece a los estudiantes de ingeniería la oportunidad de desarrollar competencias para aplicar los fundamentos básicos de la mecánica de los fluidos en la solución de problemas de 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 aprendizaje es contribuir al perfil del ingeniero y cumplir con los requerimientosde unidades de aprendizaje 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 aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Aplica estrategias de aprendizaje 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.

3 3 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 contribuir a 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. 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 específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: Analizar sistemas donde interactúan fluidos aplicando los principios básicos de la mecánica de fluidos para solucionar casos con fluidos en condiciones estáticas y dinámicas de sistemas de tuberías e hidráulicos para diseñar sistemas de tuberías e hidráulicos en general.

4 4 Representación gráfica Aplica estrategias de aprendizaje 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 Analizar sistemas donde interactúan fluidos aplicando los principios básicos de la mecánica de fluidos Definir las diferencias entre los sistemas de unidades absoluto y técnico mediante un análisis dimensional y la aplicación de la 2ª ley de Newton que los relaciona, para trabajar con unidades congruentes y obtener resultados correctos en unidades Instrumentales Definir conceptualmente las propiedades de los fluidos analizando los resultados comprobables para su posterior interacción con leyes de la mecánica de los fluidos Competencias de la Unidad de Aprendizaje Personales y de Interacción Social 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 Analizar sistemas donde interactúan fluidos para solucionar casos con fluidos en condiciones estáticas y dinámicas 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 Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable Analizar sistemas donde interactúan fluidos para solucionar casos con fluidos en condiciones estáticas y dinámicas de sistemas de tuberías e hidráulicos Identificar los conceptos fundamentales de la estática de fluidos con la aplicación de las ecuaciones de la hidrostática para resolver casos con fluidos en reposo que generan presión y calcular sus efectos sobre las superficies que los contienen Identificar los conceptos de las ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos, con la utilización de las ecuaciones correspondientes, para calcular los valores de los parámetros más importantes relacionados con un fluido en movimiento Determinar el efecto de las fuerzas de arrastre y de sustentación, con un estudio detallado sobre las capas limite en flujos laminares y turbulentos, para predecir situaciones que favorezcan el transporte eficiente de fluidos o el movimiento de objetos en los mismos Integradoras Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente Analizar sistemas donde interactúan fluidos aplicando los principios básicos de la mecánica de fluidos para diseñar sistemas de tuberías e hidráulicos en general Determinar numéricamente la magnitud de las pérdidas que se generan en un sistema de tuberías debido al paso de un fluido a través de la misma, con la aplicación de las ecuación de Darcy de pérdidas menores e información estadística del comportamiento de los fluidos, para diseñar sistemas de tuberías que cumplan con los requerimientos que garanticen su implementación

5 5 Unidad temática 1: Análisis dimensional y sistemas de unidades. Competencias particulares: Definir las diferencias entre los sistemas de unidades absoluto y técnico mediante un análisis dimensional y la aplicación de la 2ª ley de Newton que los relaciona, para trabajar con unidades congruentes y obtener resultados correctos en unidades. Elementos de Competencia Identificar a que sistema pertenecen las unidades de las variables que interactúan en una fórmula o ecuación, mediante un análisis dimensional para obtener resultados correctos en unidades congruentes. Evidencias de aprendizaje Tabla de relación de dimensiones y parámetros físicos. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Tabla de relación de dimensiones y parámetros físicos: Contenido de la tabla especificado. Asignación de dimensiones correctas a parámetros o variables especificadas. Presentación y limpieza del trabajo. Entrega a tiempo. -Elaborar una tabla anotando la mayor cantidad de parámetros físicos y asignar las dimensiones y unidades correctas según corresponda al parámetro especificado en los sistemas absoluto y técnico. Determinación de las dimensiones de variables relacionadas con parámetros utilizados principalmente en la mecánica de fluidos. Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula.

6 6 Unidad temática 2: Propiedades de los fluidos. Competencias particulares: Definir conceptualmente las propiedades de los fluidos analizando los resultados comprobables para su posterior interacción con leyes de la mecánica de los fluidos. Elementos de Competencia Identificar las propiedades de los fluidos mediante las características físicas que las definen para su aplicación en la solución de problemas. 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. Evidencias de aprendizaje Tabla de propiedades de un fluido. Problemas resueltos del tema de viscosidad. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Tabla de propiedades de un fluido. Contenido de la tabla. Asignación de valores correctos de las propiedades según sea el fluido. Presentación y limpieza del trabajo. Entrega a tiempo. Problemas resueltos del tema de viscosidad: Aplicación de la Ley de newton de la viscosidad y la relación entre la viscosidad dinámica y la cinemática. Orden en la solución del problema según lo anotado para resolverlo. Presentación y limpieza. Entrega a tiempo. Orden en la solución del problema según lo anotado para resolverlo. Presentación y limpieza. Entrega a tiempo. -Elaborar una tabla de propiedades de un fluido diferente a los vistos en clase y laboratorio, asignando y anotando los valores correctos calculados mediante la aplicación fórmulas, relacionadas con las propiedades de los fluidos. Desarrollar por escrito la solución a los problemas planteados aplicando correctamente la ley de Newton de la viscosidad y la relación entre las viscosidades dinámica y cinemática. Propiedades de los fluidos. Relación entre las propiedades de los fluidos. Unidades de medida correspondientes a cada propiedad. Ley de la viscosidad de Newton en la solución de problemas de viscosidad de los fluidos. Unidades de medición. Apuntes de clase, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas dentro y fuera del aula. Trabajo individual fuera del aula.

7 7 Unidad temática 3: Estática de los fluidos Competencias particulares: Identificar los conceptos fundamentales de la estática de fluidos con la aplicación de las ecuaciones de la hidrostática para resolver casos con fluidos en reposo que generan presión y calcular sus efectos sobre las superficies que los contienen. Elementos de Competencia Distinguir la diferencia entre los tipos de presión con la ecuación que las relaciona, para considerar la que corresponda según sea el caso que se tenga Evidencias de aprendizaje Ensayo por escrito sobre Tipos de presión y su relación. Criterios de desempeño Ensayo sobre Tipos de presión y su relación: Que contenga fundamentalm ente 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. Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Elaboración de un ensayo sobre el tema de presión en diferentes fuentes de información destacando los conceptos más importantes. Concepto de presión y distinción entre los tipos que hay y la relación entre las mismas. Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula.

8 8 Unidad temática 4: Conceptos y ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos Competencias particulares: Identificar los conceptos de las ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos, con la utilización de las ecuaciones correspondientes, para calcular los valores de los parámetros más importantes relacionados con un fluido en movimiento. Elementos de Competencia Determinar los valores correctos de los parámetros relacionados en un caso con fluido en movimiento con la aplicación de las ecuaciones fundamentales para comprobar si es factible implementarlo. Evidencias de aprendizaje Caso resuelto correctamente con fluido en movimiento. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Caso resuelto correctamente con fluido en movimiento: Aplicación correcta de las ecuaciones de gasto, continuidad y de Bernoulli. Certeza de cálculos efectuados. Asignación correcta de unidades de medida. Presentación y limpieza. Entrega a tiempo. Resolver por escrito el caso planteado con fluido en movimiento aplicando correctamente las ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos; ecuación de gasto, ecuación de continuidad y ecuación de Bernouilli.. Ecuaciones fundamentales de la dinámica de los fluidos: -Ecuación de gasto. -Ecuación de continuidad. -Ecuación de Bernoulli. Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula.

9 9 Unidad temática 5: Efecto de la viscosidad y resistencia al flujo Competencias particulares: Determinar numéricamente la magnitud de las pérdidas que se generan en un sistema de tuberías debido al paso de un fluido a través de la misma, con la aplicación de las ecuación de Darcy de pérdidas menores e información estadística del comportamiento de los fluidos, para diseñar sistemas de tuberías que cumplan con los requerimientos que garanticen su implementación. Elementos de Competencia Diseñar un sistema de tuberías con la aplicación de las ecuaciones que determinan el efecto de la viscosidad y la resistencia al flujo, para comprobar la factibilidad real de implementarlo. Evidencias de aprendizaje Diseño de un sistema de tuberías con fluido real en base a especificaciones establecidas. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Diseño de un sistema de tuberías en base a especificaciones establecidas: Procedimiento correcto para el cálculo de parámetros. Aplicación de ecuaciones que corresponden según el caso planteado. Asignación de unidades de medida congruentes. Presentación y limpieza. Entrega a tiempo. Diseñar de un sistema de tuberías considerando fluido real en base a resultados correctos y comprobables numéricamente. - Efectos de la viscosidad de los fluidos en movimiento. - Cálculo de pérdidas por fricción en tuberías. -Cálculo de pérdidas menores por accesorios. Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos.

10 10 Unidad temática 6: Flujos externos Competencias particulares: Determinar el efecto de las fuerzas de arrastre y de sustentación, con un estudio detallado sobre las capas limite en flujos laminares y turbulentos, para predecir situaciones que favorezcan el transporte eficiente de fluidos o el movimiento de objetos en los mismos. Elementos de Competencia Identificar las fuerzas de arrastre y sustentación, con la aplicación de la Ley de Stokes, para realizar un estudio detallado sobre las capas límite laminares y turbulentas. Evidencias de aprendizaje Cálculo de fuerzas que intervienen sobre un objeto en un fluido. Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos Cálculo de fuerzas que intervienen sobre un objeto inmerso en un fluido: Procedimiento correcto para el cálculo de parámetros. Aplicación de ecuaciones que corresponden según el caso planteado. Asignación de unidades de medida congruentes. Presentación limpieza. Entrega a tiempo. y -Solucionar por escrito un caso de fuerzas que intervienen sobre un objeto inmerso en un fluido aplicando ecuaciones y fórmulas correctas. -Componentes de fuerza ejercidas sobre un cuerpo por el fluido. - Ecuación de la cantidad de movimiento a la capa limite. -Ley de Stoke aplicada a cuerpos esféricos. Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos.

11 11 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Tabla de relación de dimensiones y parámetros físicos 8 % Tabla de propiedades de un fluido. 8 % Problemas resueltos del tema de viscosidad 8 % Ensayo sobre Tipos de presión y su relación. 8 % Examen de medio curso 20 % Caso resuelto correctamente con fluido en movimiento 8 % Diseño de un sistema de tuberías en base a especificaciones establecidas 8 % Cálculo de fuerzas que intervienen sobre un objeto en un fluido. 5 % Examen final 20 % Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 7 % Al finalizar la unidad de aprendizaje los estudiantes entregarán un portafolio estructurado con una portada, introducción, índice de contenido y una reflexión general sobre todas las evidencias reunidas en el portafolio y que además contendrá las siguientes evidencias por escrito:.tabla de relación de dimensiones y parámetros físicos, Tabla de propiedades de un fluido, Problemas resueltos del tema de viscosidad, Ensayo sobre Tipos de presión y su relación, Examen de medio curso, Caso resuelto correctamente con fluido en movimiento, Diseño de un sistema de tuberías en base a especificaciones establecidas, Cálculo de fuerzas que intervienen sobre un objeto en un fluido, Examen final

12 12 Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Mecánica de fluidos Victor L. Steeter, E. BenjaminWilye y Keith W. Bedford Mc Graw Hill Fluid Mechanics Frank M. White Mc Graw Hill Mecánica de los fluidos e hidráulica.(serie Schaum) Ranald V. Giles, Jack B. Evett y Cheng Liu Mc Graw Hill Mecánica de fluidos aplicada Robert L. Mott Prentice Hall o Tema: Instituto de mecánica de fluidos Universidad central de Venezuela Liga: Fecha última revisión: Diciembre 2012 o Tema: Fluing Liga: Fecha última revisión: Diciembre 2012

13 13 o Tema: Autores : varios Revista: Revista ciencias.com Liga: Fecha última revisión: 28 de Noviembre del 2013 o Tema: Estudio Numérico de Flujos Turbulentos Isotérmicos en Canales y Flujos Laminares con Convección Mixta en Cavidades. (Spanish). Liga: Fecha última revisión: 28 de Noviembre del 2013 Revista: Datos de la publicación de "Información Tecnológica" Año: 2007 # de revista: Mes: Enero Nombre del artículo: Información Tecnológica Autor: Perfil del docente: Que tenga el título de Ingeniero Mecánico, Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero en Manufactura o carrera afín que demuestre la capacidad indispensable para desarrollar la materia con un amplio dominio sobre la misma; de ser posible que tenga experiencia comprobable basada en competencias adquiridas durante su desarrollo profesional.

14 14 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: 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. Nombre: M.C. Francisco Javier Guevara Castillo Título o títulos: Ingeniero Mecánico Electricista y Maestría en ciencias de la ingeniería Experiencia profesional: Industria Metal- mecánica y 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.

15 15 JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA