U N I V E R S I D A D A L A S P E R U A N A S FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS 1. DATOS GENERALES: MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA SÍLABO CARRERA PROFESIONAL : INGENIERÍA DE MINAS CÓDIGO CARRERA PRO. : 32 ASIGNATURA : MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRÁULICA CÓDIGO DE ASIGNATURA : 32-306 Nº DE HORAS TOTALES : 4 HORAS SEMANALES Nº DE HORAS TEORÍA : 2 HORA SEMANALES Nº DE HORAS PRÁCTICA : 2 HORAS SEMANALES Nº DE CRÉDITOS : 3 CRÉDITOS POR CICLO CICLO : V CICLO PRE-REQUISITO : FÍSICA II 32-206 TIPO DE CURSO : OBLIGATORIO DURACIÓN DEL CURSO : 18 SEMANAS EN TOTAL CURSO REGULAR : 17 SEMANAS EXAMEN SUSTITUTORIO : 1 SEMANA 2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA El desarrollo del curso introduce a los usuarios en los conceptos de la Mecánica de Fluidos y de las aplicaciones de la dinámica de los fluidos en las distintas campos de la exploración, explotación minera y en su cierre al terminar sus actividades, así como en los estudios de la cuenca hidrográfica, captación, conducción, almacenamiento y distribución del agua a través de tuberías y de canales para su aprovechamiento en los distintos procesos de producción. 3. OBJETIVOS GENERALES El propósito del curso es proporcionar los conocimientos básicos de la Mecánica de Fluidos, y en especial de la Dinámica de los líquidos y su aplicación a problemas prácticos que se presentan en el ejercicio de la profesión en los campos de la Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica. 4. CONTENIDO ANALÍTICO SEMANA 01 Capitulo I: INTRODUCCION
1. Fluido Perfecto y Fluido real. División de los Fluidos. Hidromecánica. Sistema Técnico de Unidades. Propiedades físicas de los fluidos : Peso, masa, peso específico, densidad, densidad relativa, viscosidad compresibilidad, módulo de elasticidad, adherencia, cohesión y tensión superficial. Problema de aplicación. SEMANA 02 Capitulo II : HIDROSTATICA : 2.1 Hidrostática. Presión. Presión relativa. Presión absoluta. Principio de Pascal. Ecuación fundamental de la Hidrostática. 2.2 Equilibrio sólido de los líquidos. Movimiento verticales acelerados. Movimientos horizontales acelerados Movimientos rotativos uniformes. Problemas de aplicación. SEMANA 03 2.3 Medición de la Presión. Experimento de Torricelli. Manómetros y Piezómetros. Problema de aplicación. 2.4 Empuje Hidrostática sobre superficies sumergidas. Centros de Presión. Momentos de Inercia de figuras comunes. Componentes del Empuje Hidrostático. Empuje Hidrostático sobre superficies cilíndricas. Problema de aplicación. 2.5 Principio de Arquímedes. Nociones sobre flotación. Metacentro. Problema de aplicación. SEMANA 04 Capitulo III : HIDRODINÁMICA 3.1 Clases de movimiento: permanentes, impermanentes, uniforme y variado. Idea sobre Líneas de corriente y trayectorias. Leyes que gobiernan el movimiento de los fluidos. Ecuación de Continuidad. Teorema de Bernoulli. Aplicación del Teorema de Bernoulli a los fluidos reales. SEMANA 05 3.2 Conducción de líquidos. Tuberías y canales. Flujo de Líquidos en tuberías Clases de Flujo. Flujo laminar y turbulento. Experiencia de Reynolds. 3.3 Pérdida de carga en tuberías. Pérdida de carga por fricción. Ecuación general de la pérdida de carga. Fórmula de Darcy. Valor del coeficiente f para flujo laminar. Fórmula de Chezy. Fórmula de Hazen & William Aplicación de la fórmula de Darcy. Flujo turbulento en tuberías. Gráfico de Moody. Aplicaciones. SEMANA 06 3.4 Pérdidas de cargas secundarias o locales: entrada, salida, ensanchamientos, contracciones y cambios de dirección. Tubería equivalente. 3.5 Aplicaciones de la Fórmula de Darcy. Flujo laminar. Número de Reynolds. Flujo turbulento. Gráfico de Moody. SEMANA 07
3.6. Aplicación de fórmulas empíricas para el flujo turbulento de agua en tuberías. Fórmula de Hasen & Williams. Tuberías en serie. Tuberías en paralelo. Problema compuesto. SEMANA 08 EXAMEN PARCIAL SEMANA 09 3.7 Problema de ramales con descargas independientes. Problema de los tres reservorios. SEMANA 10 3.8 Máquinas Hidráulicas. Bombas. Diferentes tipos de bombas. Bombas centrífugas. Bombas para pozos profundos. Curvas de rendimiento. Criterio para elección de bombas. 3.9. Flujo de líquidos en canales o conductos abiertos, diferencias con las descargas en conductos cerrados. Generalidades sobre canales. Tipos de flujo. SEMANA 11 3.10 Propiedades de canales. Geometría. Distribución de velocidades. Distribuciones de presiones. 3.11 Flujo uniforme en canales. Fórmula de Chezy y Manning. Coeficiente de rugosidad. Sección de Máxima Eficiencia Hidráulica SEMANA 12 3.12 Problemas de aplicación de flujo uniforme en canales. Nomograma de Manning. Diseño en condiciones libres. Diseño con una condición preestablecida. Canal de sección circular. Nomograma de Elementos Hidráulicos Proporcionales. SEMANA 13 3.13 Contenido de Energía de una corriente líquida Energía Especifica. Tirante crítico. Nomogramas de Capacidad de Conducción y Factor de Computación crítica. Cantidad de Movimiento. El Salto Hidráulico SEMANA 14 3.14 Movimiento Gradualmente Variado en canales. Clasificación de las corrientes. Formas de los Ejes Hidráulicos. 3.15 Nociones sobre orificios y boquillas. SEMANA 15 3.16 Medición de caudales. Medición de caudales en conductos cerrados. Medidor Venturi. 3.17 Medición de caudales en conductos abiertos. Vertederos. Medidor Parshall, uso de Correntómetros. SEMANA 16 EXAMEN FINAL
SEMANA 17 EXAMEN SUSTITUTORIO 5. METODOLOGÍA El profesor hará la presentación introductoria del curso y del Sílabo propiamente dicho, al comienzo del curso, enfatizando que promoverá la investigación y la solución de problemas de la vida real, propiciará el diálogo constante con los alumnos para ayudar a que fijen y profundicen mejor los conocimientos que vayan adquiriendo y dejando ejercicios para que los alumnos resuelvan fuera de las horas de clase mediante el uso de Estaciones de Trabajo. En todo momento resaltará la importancia de la necesidad de su participación espontánea en el curso y que no solo deben conocer sino, investigar los diferentes temas tratados. En esencia, la asignatura se desarrollara con los siguientes lineamientos metodológicos: a. El profesor del curso presentará en cada clase, el fundamento teórico de los diferentes temas, siguiendo el orden que se señala en el programa analítico. b. Además propiciará y desarrollará trabajos en el laboratorio mostrando cómo él interpreta los problemas; simultáneamente estimulará la intervención de los alumnos en la clase. c. Dejará temas para que los alumnos hagan investigación sobre los mismos, en diferentes niveles de complejidad, d. En caso que los alumnos encuentren dificultad para resolver cualquier problema relacionado con la asignatura, deberán acudir a realizar la respectiva consulta al profesor responsable. 6. EVALUACIÓN El reglamento vigente de la universidad exige la asistencia obligatoria a clases y que el profesor pase lista de asistencia en cada clase que dicta, anotando las inasistencias en el registro que le proporciona la Universidad. Dada la naturaleza del curso respecto a que imparte conocimientos pero además es de suma importancia la transmisión directa de la experiencia del profesor y que los alumnos participen activamente en el aula, se reitera que es de vital importancia la asistencia a clases. La justificación de las inasistencias sólo será aceptada con el informe que pueda elevar, el Departamento de Bienestar Universitario, al profesor del curso con copia al Director Académico de la Carrera. Finalmente, debe quedar perfectamente entendido que sólo cuando el alumno asiste a clases, gana el derecho de ser evaluado y que en todo momento estará presente la normatividad expresada en el reglamento de la Universidad.
La modalidad de Evaluación sería la siguiente: Promedio de Prácticas Calificadas (PPC), que consisten en Ejercicios dados por el profesor del curso al alumno para que haga investigación sobre los temas y las responda utilizando la forma de Hojas Escritas. Examen Parcial (EP), que consiste de una evaluación teórico - práctico de conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Examen Final (EF), que consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. Tarea Académica (TA), que consiste en trabajos del curso asignados por el docente y que fomenten la investigación en la materia del curso. La Nota Final (NF) la obtenemos de la siguiente manera: Examen Sustitutorio (ES), que consiste en la evaluación teórico - práctico de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito. La nota obtenida en el examen sustitutorio, podrá reemplazar la nota más baja que el alumno haya obtenido en su Examen Parcial o en el Examen Final y de proceder el reemplazo, se recalculará la nueva nota final. En caso la nota del Examen Sustitutorio sea más baja que la nota más baja del Examen Parcial o del Examen final, no se reemplazará ninguna de ellas, quedando el alumno con la nota obtenida hasta antes del examen Sustitutorio. Es de total aplicación el Reglamento Transitorio de Evaluación de la Universidad entregado al alumno. 7. BIBLIOGRAFÍA 1. Mecánica de Fluidos : Victor.L. Streeter, Editorial Mc 2. Hidráulica y Mecánica de Fluidos : Víctor L. Streeter, Editorial Mc 3. Open Channels Hydraulics : Ven T. Chow, Editorial Mc Graw Hill 4. Problemas de Hidráulica : Alejandro Cáceres, Tomo I y II UNI 5. Hidráulica y Mecánica de los Fluidos : Ranald V. Giles, Editorial Mc