REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL "RAFAEL MARÍA BARALT" PROGRAMA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
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- José Francisco Medina Pérez
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1 Emisión: II-1997 Revisión: 23/06/2009 PRELACIONES Horas Teóricas 3 MENCIÓN MECÁNICA Modificación: Código I Revisado por: I-2011 Horas Prácticas 1 DINÁMICA DE LOS FLUIDOS Horas Laboratorio 1 Carácter Obligatorio Horas Totales 5 Semestre VI Página 1 de 11 Código Asignatura Semestre TERMODINÁMICA I Unidad Crédito 4 FUNDAMENTACIÓN El programa de dinámica de los fluidos es el correspondiente al 6to. Semestre del proyecto de ingeniería y tecnología, programa de ingeniería de mantenimiento mecánico. El programa se ha elaborado con la finalidad de cubrir conceptos teóricos y el manejo de las ecuaciones fundamentales de las propiedades de los fluidos, hidrodinámica, flujo de fluidos en tuberías, medidas y control en el flujo y maquinas hidráulicas. Se espera que los estudiantes que estudien el contenido de este programa tengan un buen conocimiento de algebra, trigonometría, integración, ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, después de terminar su estudio, el estudiante deberá tener la habilidad para diseñar y analizar sistemas prácticos de flujo de fluidos y selección de bombas. OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA 1. Diferenciar los elementos que conforman los diferentes fenómenos de los fluidos, tales como, hidráulicos, hidrodinámicos y maquinas hidráulicas. 2. Interpretar los fenómenos físicos correspondientes a los aspectos señalados anteriormente. 3. Adquirir destreza en la aplicación de los conocimientos básicos para la resolución de problemas. 4. Aplicar el método científico en sus actividades. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA 1. Al finalizar esta unidad, los alumnos deben estar en capacidad de: 1.1 Identificar los diferentes tipos de fluidos.
2 Página 2 de Diferenciar las magnitudes y saber utilizar las unidades en la resolución de problemas. 1.3 Utilizar las propiedades de los fluidos dependiendo del estado en que se encuentren para la resolución de problemas. 2. Al finalizar esta unidad, los alumnos deben estar en capacidad de: 2.1 Analizar la aplicación de los términos sistema y volumen de control para la solución de problemas. 2.2 Diferenciar los procesos reversibles e irreversibles. 2.3 Identificar los diferentes tipos de flujos de acuerdo a sus propiedades. 2.4 Definir los términos de línea de corriente y tubo de corriente. 2.5 Aplicar la ecuación de continuidad a la solución de problemas. 2.6 Aplicar la ecuación de continuidad a la solución de problemas. 2.7 Aplicar la ecuación de bernoulli a la solución de problemas. 2.8 Analizar brevemente las bombas y aplicar estos conocimientos en la resolución de problemas. 2.9 Analizar brevemente las turbinas y aplicar estos conocimientos en la resolución de problemas Utilizar la segunda ley de newton del movimiento, f=m.a, para desarrollar la ecuación de fuerza, la cual se utiliza para calcular la fuerza ejercida por un fluido conforme cambia su dirección de movimiento a velocidad Relacionar la ecuación de fuerza para el impulso momentum Utilizar la ecuación de fuerza para calcular la fuerza ejercida sobre un objeto. Estacionario que provoca el cambio en la dirección de una corriente de flujo de fluido Utilizar la ecuación de fuerza para calcular la fuerza ejercida en las curvas en líneas de tuberías.
3 Página 3 de Utilizar la ecuación de fuerza para calcular la fuerza sobre objetos en movimiento, tales como las paletas o alabes de un impulsor de una bomba. 3. Al finalizar esta unidad, los alumnos deben estar en capacidad de: 3.1 Definir el concepto de velocidad critica. 3.2 Determinar la perdida de carga en flujos. 3.3 Aplicar el número de reynolds en la solución de problemas. 3.4 Utilizar el coeficiente de fricción para el cálculo de perdida en tuberías. 3.5 Analizar los diferentes sistemas de tuberías. 4. Al finalizar la unidad, los alumnos deben estar en capacidad de: 4.1 Conocer el funcionamiento y la utilidad de un orificio piezometrico y tubo estático. 4.2 Conocer la utilidad del tubo de pitot. 4.3 Conocer el uso de los diferentes medidores de caudal. 4.4 Describir seis factores que deberán considerarse cuando se especifique un sistema de medición de flujo. 4.5 Describir cuatro medidores de cabeza variable: el tubo venturi, la boquilla de flujo, el orificio y el tubo de flujo. 4.6 Describir los métodos de medición de la velocidad de flujo. 5. Al finalizar esta unidad, los alumnos debe estar en capacidad de: 5.1 Aplicar el concepto de unidades homologas y velocidad especifica para la selección de bombas. 5.2 Comparar los diferentes tipos de bombas y la forma de selección.
4 Página 4 de Elaborar los diferentes tipos de gráficos para la selección de bombas óptimas y además, explicar la forma de usar las graficas que los fabricantes hacen en el momento de las pruebas de fabricación. 5.4 Describir como se relaciona el punto de operación de una bomba con la curva de resistencia del sistema. 5.5 Definir la cabeza de succión positiva meta (npsh) de una bomba y analizar su importancia en el funcionamiento de las bombas. 5.6 Describir la importancia de la presión de vapor del fluido con relación a la npsh. 5.7 Calcular la npsh disponible en el diseño de una determinada línea de succión y para un fluido determinado. 5.8 Dar a conocer la importancia que tiene el fenómeno de cavitación en el desgaste de maquinas hidráulicas. UNIDADES TEMÁTICAS 1. Propiedades de los fluidos. 1.1 Definición de fluido. 1.2 Primera clasificación de los fluidos. 1.3 Viscosidad Definición Tipos: absoluta y cinemática. 1.4 Ley de Newton de viscosidad. 1.5 Sistemas de unidades. 1.6 Definiciones:
5 Densidad. Página 5 de 11 Peso específico. Volumen específico. Gravedad especifica. Presión de un fluido. Presión de vapor. Tensión superficial. Capilaridad. Compresibilidad. Modulo volumétrico de elasticidad. 1.7 Segunda clasificación de fluidos Newtonianos No newtonianos: dilatantes y pseudoplásticos Fluidos de ley de potencia. 1.8 Observaciones generales. 1.9 Ejercicios. 2. Hidrodinámica. 2.1 Concepto de sistema. 2.2 Concepto de volumen de control. 2.3 Concepto de irreversibilidad.
6 2.4 Tipos de flujo. Página 6 de 11 Turbulento. Permanente. No permanente. Uniforme. Adiabático. Laminar. Unidimensional. Bidimensional. Tridimensional. 2.5 Concepto de línea de corriente. 2.6 Concepto de tubo de corriente. 2.7 Ecuación de continuidad. 2.8 Concepto de caudal volumétrico. 2.9 Ecuación de la energía Ecuación de Bernoulli Concepto de línea de energía Concepto de líneas de altura pizometrica Turbo máquinas Bombas.
7 Potencia de entrada. Página 7 de 11 Potencia de salida. Rendimiento. Altura de bomba Turbinas. Potencia de entrada. Rendimiento Ejercicios. Altura o carga de la turbina Caudal y ecuación de continuidad en forma integral y diferencial Fuerza y cantidad de movimiento Teorema de transporte (Reynolds) Cantidad angular de movimiento Ejercicios. 3. Flujo de fluidos en tuberías. 3.1 Concepto de velocidad critica. 3.2 Perdidas de cargas en tuberías Perdidas primarias. Caculo del número de Reynolds. Calculo del factor de fricción.
8 3.2.2 Perdidas secundarias. Página 8 de Sistemas de tuberías Sistema seria Sistema paralelo. 3.4 Ejercicios. 4. Medidas y control en el flujo. 4.1 Medida de la presión. 4.2 Orificio pizometrico y tubo estático. 4.3 Medidores de velocidad. 4.4 Tubo de Pitot. 4.5 Medidores de caudal Orificio de aforo en el recipiente Vertedero Medidor de desplazamiento positivo Venturi metro Placa de orificio. 4.6 Ejercicios. 5. Maquinas hidráulicas. 5.1 Unidades homologas. 5.2 Velocidad especifica.
9 Para bombas. Página 9 de Bombas. Para turbinas Tipos de bombas. Flujo radial. Flujo axial. Flujo mixto Selección de bombas. Npsh. Fenómeno de cavitación. Deducción de ecuación de Euler para la altura teórica. Triangulo de velocidades de entrada y salida. Perdidas hidráulicas. Perdidas volumétricas. Perdidas mecánicas. Potencia de accionamiento. Potencia interna. Potencia útil. Rendimiento hidráulico. Rendimiento volumétrico.
10 Rendimiento mecánico. Página 10 de 11 Rendimiento total. 5.4 Teoría de las turbinas hidráulicas. 5.5 Ejercicios. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES 1. Dictado de clases teóricas. 2. Problemas resueltos en clase por el profesor. 3. Entrega de listas de problemas a resolver. 4. Entrega de guía de estudio por parte del profesor. 5. Interrogatorios que obligan al estudiante a participar e intervenir en clases. 6. Horas de consulta. DISTRIBUCION DE UNIDADES EN EL SEMESTRE Unidades Semanas
11 PLAN DE EVALUACIÓN SUGERIDO Página 11 de 11 UNIDADES ESTRATEGIAS PESO % Lapso de Ejecución I Prueba escrita 20 Semana 4 II Prueba escrita 20 Semana 9 III Prueba escrita 20 Semana 11 IV Prueba escrita 20 Semana 14 V Prueba escrita 20 Semana 16 REFERENCIAS - Mecánica de los Fluidos. Victor L. Streeter. - Mecánica de los Fluidos. Arthur G. Hansen. - Mecánica de los Fluidos e Hidráulica. Ronald V. Giles (Serie Shaum). - Mecánica de los Fluidos y Maquinas Hidráulicas. Claudio Maix. - Física. Maiztegui Sabato. - Guía de Estudio. - Mecánica de los Fluidos Aplicada. Robert L. Mott. - Turbomáquinas Hidráulicas. Manuel Polo Encimas. - Introducción a la Mecánica de los Fluidos. R.W. Fox, A.T. Mc. Donald. - Introducción a la Mecánica de los Fluidos. Roca Vila.
5632 Mecánica de Fluidos. Horas de teoría Horas de práctica Horas trabajo Totales IEA IM IMA IME IMT
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