MECANICA DE FLUIDOS II Carácter: Obligatoria

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1 UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE INGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II Carácter: Obligatoria PROGRAMA: Ingeniería Civil DEPARTAMENTO: Ingeniería Hidráulica y Sanitaria CODIGO SEMESTRE UNIDAD DE CREDITO HT HP HS UCS THS/SEM PRE- REQUISITO VI PROFESOR(ES): Ing. Néstor Méndez SELLO Y FIRMA AUTORIZADA de 7

2 1.- FUNDAMENTACION La mecánica de lo fluidos es una ciencia aplicada a la Ingeniería. Es el estudio de todos los fluidos bajo cualquier estado de reposo o movimiento. La discusión de sus problemas se hace tanto por los métodos analítico, racional y matemático, como por el empírico. Esta relacionada con los principios que rigen en la solución de gran numero de problemas diversos, y trata de encontrar resultados que sean aplicables en general a situaciones semejantes de fluidos o casos aislados. En el plan de estudios de la carrera de Ingeniería Civil incluye la materia en dos semestres: (quinto y sexto semestre) después que el estudiante ha terminado los cursos correspondientes a calculo diferencial e integral así como los cursos de estáticas y dinámica. El curso es de carácter teórico-practico y en el se desarrollan los conceptos y ecuaciones fundamentales de las mecánica de los fluidos y se exploran varios campos importantes de aplicación. 2.- OBJETIVOS GENERALES En el curso se tiene como propósito: primero el desarrollo lógico y sistemático de una cadena de principios relativos a turbomaquinarias, flujo en canales abiertos, flujo no permanente y flujo de de un fluido ideal; segundo, la aplicación de los principios a los problemas que surgen en distintas ocasiones de la practica ingenieril. Se busca desarrollar la habilidad analítica y transmitir conocimientos. 3.- RECURSOS a) Humanos Estudiantes y profesor b) Materiales Guía/ laboratorio de hidráulica. 4.- Primer parcial (unidad I) 30% Segundo parcial (unidad 2) 30% de 7

3 Tercer parcial (unidades 3 y 4) 30% Practicas de laboratorios 10% TOTAL 100% UNIDAD I METODOLOGICAS TURBOMAQUINARIA a)el estudiante deberá comprender e interpretar los principios teóricos generales que rigen la dinámica de un fluido en una turbomaquinaria y en especial en las diversas maquinas que pueden operar la transferencia de energía, primero de fluidos a rotor (turbinas) después de rotor a fluidos (bombas) Turbomaquinas: generalidades. Unidades homologas. Velocidad especificas. Teoría de la Turbomaquinas. Turbinas de impulso. Turbinas de reacción. Bombas curvas, características. Bombas en series y en paralelo, cebados de maquinas. Cavitación en Turbomaquinas. Exposición teórica en clase. Resolución de problemas en forma conjunta. Practicas de laboratorio: bombas centrifugas, acoplamientos de bombas en serie y en paralelo y turbinaspelton. El examen tendrá dos partes: teórica con énfasis en la compresión de los conceptos (objetivo a), y la practica con resolución de problemas de aplicación (objetivo b). El estudiante deberá presentar además tres informes sobre las prácticas de laboratorio (objetivo a). b) Se deberá tener la capacidad de aplicar los conocimientos a diversas situaciones que resultan de la práctica profesional de 7

4 UNIDAD II METODOLOGICA HIDRAULICAS DE CANALES Flujo de fluidos en Exposición teórica en canales abiertos: clase. Resolución de generalidades. Tipo de problemas en forma flujo en canales conjunta. Practicas de abiertos. Ecuaciones de laboratorio: resalto flujo uniforme. Sección hidráulico, flujo hidráulica optima de un gradualmente canal. Flujo en canales variado. con rugosidad compuesta. Energía especifica. Profundidad critica. Numero de fraude. Resalto hidráulico. Fuerza especifica. Flujo gradualmente variado. Tipos de perfiles superficiales. Calculo de perfiles superficiales. Transiciones. a) El alumno deberá comprender los conceptos generales del flujo permanente en canales abiertos a una gran variedad de problemas que surgen cuando el agua fluye con superficie libre (a presión atmosférica). b) Se deberá tener la capacidad de aplicar estos conocimientos a diversas situaciones que resultan de la práctica profesional. El examen tratara sobre resolución de problemas de aplicación (objetivo b); el estudiante deberá realizar dos informes sobre las practicas de laboratorio, (objetivo a) de 7

5 UNIDAD III METODOLOGICA FLUJO NO PERMANENTES a) El estudiante deberá comprender e interpretar el hecho de que el análisis del flujo no permanente la velocidad del flujo en un punto varía en el tiempo. b) El estudiante deberá aplicar métodos de resolución para este tipo de problemas, a situaciones que se presenten en la práctica ingieneril. Flujo no permanente: generalidades. Establecimiento de una corriente. Descripción de fenómeno del golpe de ariete. Dispositivos para controlar el golpe de ariete. Velocidad de una onda de presión. Ecuaciones diferenciales, golpe de ariete. Método de resolución de las características. Flujo no permanente en canales. Exposiciones teóricas en clase. Resolución de problemas de forma conjunta. El examen tendrá dos partes: teórica con énfasis en la compresión de los conceptos (objetivo a) y la practica con resolución de problemas de aplicación, (objetivo b). UNIDAD IV METODOLOGICAS FLUJO DE UN FLUIDO IDEAL Una de las simplificaciones Flujo de un fluido ideal: Exposiciones teóricas para estudiar flujos generalidades. Ecuación de en clase. Resolución de bidimensionales y continuidad. Operador problemas en forma tridimensionales es suponer vectorial. Campos de conjunta. Practicas de que el fluido carece de velocidades. Líneas de aplicación de redes de viscosidad es corrientes. Aceleración de flujo en medio poroso. incomprensible (flujo los fluidos. Ecuaciones del ideal): de aquí que el movimiento de Euler. estudiante deberá: a) Ecuaciones de berneoulli. comprender e interpretar los Función potencial. Función conceptos que rigen el flujo de corriente. Circulación, de fluidos ideales y b) tener red de corriente. una visión que permita por Aplicación de red de analogía hacer aplicaciones corriente. Ecuaciones del a casos de flujos reales. flujo en coordenadas polares. Campos de flujo bidimensional. El examen tendrá dos partes: teórica con énfasis en la compresión de los conceptos (objetivo a) y la practica con resolución de problemas de aplicación, (objetivo b). el estudiante deberá presentar una practica de dibujo de redes de flujo en medio poroso, (objetivo b) de 7

6 BIBLIOGRAFIA TEXTO STREETER, V.L Mecánica de los fluidos, Mc Graw-Hill. Octava edición TEXTOS DE REFERENCIAS AGURRE Pe. Julián. Las bombas y el bombeo. CIDIAT-Mérida AGUIRRE Pe. Julián hidráulica de canales. CIDIAT-Mérida DAUGHERT Y FRANZINI Mecánica de fluidos. Mc Graw-Hill. Cuarta edición GILES, RONALD V Mecánicas de los fluidos e hidráulica. Colección Scl. Segunda edición HANSEN, ARTUR. Mecánica de fluidos. Editorial Limusa-Wiley KING Y BRATER Manual hidráulica. Editorial UTEHA. Cuarta edición LINSLEY, RAY y JOSEPH, F Ingeniería de los recursos hidráulicos. Editorial C.E.S. MATAIX, CLAUDIO Mecánica de fluidos y maquinas hidráulicas. Harper & Row Publishers. I.N.C MASSEY, BERNARD S Mecánica de fluidos. Editorial C.E.C.S.A. Tercera edición POLO ENCINAS, MANUEL. Turbomaquinas hidráulicas. Editorial Limusa. VENARD, J.K Elementary fluid mechanics. Editorial Wiley. Quinta edición VEN TE CHOW Hidráulica de canales abiertos. Editorial Diana. Primera edición. ROCA VILA, R Introducción a la mecánica de fluidos. Editorial Limusa. Primera edición ROUSE, H Hidráulica, versión castellana de Samelas Arrollo. Editorial Dossat. Barquisimeto, febrero de 7

7 PARTE TEORICA UNIDAD 1: Turbomaquinarias: Fundamentos: Turbina de impulso. Turbina de reacción. Bombas. Clasificación de las bombas. Curvas características. Bombas en serie y en paralelo. Cebado de bombas. Cavitación en turbo maquinas. UNIDAD 2: Flujo permanentes en canales abiertos: Flujo de fluidos en canales abiertos: generalidades. Tipo de flujo en canales abiertos. Ecuaciones de flujo uniforme. Chezy y Manning. Sección hidráulica optima de un canal. Flujo en canales con rugosidad compuesta. Energía especifica. Profundidad critica. Numero de fraude. Resalto hidráulico. Fuerza especifica. Flujo gradualmente variado. Tipos de perfiles superficiales. Calculo de perfiles superficiales. Transiciones. UNIDAD 3: Flujo de un fluido ideal: Requisitos para el flujo de un fluido ideal. Ecuación de continuidad. Operador vectorial. Campos de velocidades. Líneas de corrientes. Aceleración de los fluidos. Ecuaciones del movimiento de Euler. Función potencial. Función de corriente. Circulación, red de corriente. Aplicación de red de corriente. Ecuaciones del flujo en coordenadas polares. Casos de flujo bidimensional. UNIDAD 4: Flujo no permanente: Establecimiento de una corriente. Descripción del fenómeno del golpe de ariete. Control de las olas. Ecuaciones diferenciales, golpe de ariete. Método de resolución de las características. Flujo no permanente en canales PARTE PRÁCTICA PRACTICA 1: Bomba centrífuga. PRACTICA 2: Acoplamiento bombas en serie y en paralelo PRACTICA 3: Turbina pleton PRACTICA 4: Resalto hidráulico PRACTICA 5: Flujo gradualmente variado. EVALUCIONES Primer parcial (unidad 1) Segundo parcial (unidad 2) Tercer parcial (unidad 3y 4) Laboratorio (practicas) TOTAL 30% 30% 30% 10% 10ptos NM/ist 17/01/ de 7

MECANICA DE FLUIDOS II

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