CARRERA: INGENIERÍA CIVIL MATERIA: MECÁNICA DE FLUIDOS
PROFESOR: Ing. Pablo Iturralde Ponce
NIVEL: Cuarto (4)
Primer semestre 2007-2008
CÓDIGO: 13267
Créditos teoría: 3; práctica: 0
PRERREQUISITOS: Estática, Dinámica
OBJETIVO: Desarrollar en forma clara los principios y leyes que rigen el comportamiento de los fluidos en general, y de los líquidos en particular, con miras a su aplicación a ciertos aspectos del análisis estructural y al estudio ulterior de la Hidráulica.
PROGRAMA SINTÉTICO ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.- FLUIDOS EN REPOSO: HIDROSTÁTICA, EMPUJE Y FLOTACIÓN, EQUILIBRIO RELATIVO,- FLUIDOS EN MOVIMIENTO: CINEMÁTICA, HIDRODINÁMICA.- ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA HIDRÁULICA.- FLUJO BIDIMENSIONAL Y SUBTERRÁNEO.
PROGRAMA ANALÍTICO CAPITULO 1: 1.1 1.2 1.3
1.4
1.5
1.6
Definición de la Mecánica de fluidos. Fluido: definición y características. Propiedades comunes a todos los fluidos. 1.3.1 Densidad. 1.3.2 Peso específico 1.3.3 Volumen específico 1.3.4 Viscosidad 1.3.5 Presión: carga de presión, variaciones de presión en fluidos compresibles e incompresibles. Propiedades de los gases. 1.4.1 Presión parcial. 1.4.2 Leyes de los gases. 1.4.3 Ecuación de estado de los gases. 1.4.4 Módulo volumétrico de elasticidad. 1.4.5 Compresión de gases: isotérmica y adiabática. Propiedades de los líquidos 1.5.1 Tensión superficial. 1.5.2 Capilaridad. 1.5.3 Presión de vapor, calor de fusión, calor de evaporación, temperatura crítica, presión crítica. Alteraciones bruscas de la presión en los fluidos.
CAPITULO 2: 2.1
2.2
2.3
GENERALIDADES
HIDROSTÁTICA
Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas. 2.1.1 Magnitud. 2.1.2 Posición. Fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvadas. 2.2.1 Magnitud. 2.2.2 Posición. Empuje y flotación
CAPITULO 3: 3.1 3.2 3.3
Introducción Traslación de masas líquidas Rotación de masas líquidas
CAPITULO 4: 4.1 4.2
4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
4.10
CINEMÁTICA
Flujo: definición. Clasificación de los flujos. 4.2.1 Clasificación según las trayectorias: laminar y turbulento. 4.2.2 Clasificación según las propiedades temporales: permanente y no permanente. 4.2.3 Clasificación según las propiedades espaciales: uniforme y no uniforme. 4.2.4 Clasificación según las direcciones de circulación: unidimen-sional, bidimensional y tridimensional. Líneas de flujo o líneas de corriente. Tubo de corriente Ecuación de continuidad para flujo unidimensional. Ecuación de continuidad para flujo tridimensional. Ecuación de Euler para el flujo a lo largo de una línea de corriente. Ecuación de Bernoulli para flujo sin fricción. Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli. 4.9.1 Tubo Venturi. 4.9.2 Tubo Pitot. 4.9.3 Sifón. Ecuación de Bernoulli para flujo con fricción. 4.10.1 Pérdidas de carga. 4.10.2 Potencia.
CAPITULO 5: 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 5.7 5.8 5.9
EQUILIBRIO RELATIVO
HIDRODINÁMICA
Principio de conservación del impulso. Fuerzas producidas por fluidos en movimiento. Aplicaciones. Reacción de un chorro. Propulsión a chorro. Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles. Relación entre las velocidades del fluido y de la superficie. Fuerza sobre una superficie en movimiento. Torsión o par en máquinas rotantes. Carga equivalente del trabajo mecánico. Aplicaciones.
CAPITULO 6:
ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA HIDRÁULICA
6.1
Análisis dimensional. 6.1.1 El postulado o teorema de Vaschy-Buckingham. 6.1.2 Sistematización de la Física por primera aproximación. 6.1.3 Sistematización de la Física por segunda aproximación. 6.1.4 Aplicaciones a la Mecánica de fluidos.
6.2
Semejanza hidráulica. 6.2.1 Similitud geométrica. 6.2.2 Similitud cinemática. 6.2.3 Similitud dinámica. 6.2.4 Números relativos. 6.2.5 Aplicaciones.
CAPITULO 7: 7.1 7.2
FLUJO BIDIMENSIONAL Y SUBTERRÁNEO
La ley de filtración de Darcy. Filtración en medios porosos.
FORMA DE EVALUACIÓN La evaluación se hará mediante un total de seis pruebas, que se aplicarán dos por período, de manera que de las dos primeras saldrá la primera nota, sobre quince (15) puntos; de las dos siguientes se obtendrá la segunda nota, también sobre quince (15) puntos, y de las dos últimas resultará la última nota, sobre veinte (20) puntos. Si bien cada prueba hace énfasis sobre la materia dictada más recientemente, debe recordarse que en algunas ocasiones hace falta recurrir a conceptos o conocimientos cubiertos con anterioridad; por lo mismo, la materia que se debe conocer para cada examen tiene un carácter acumulativo. Aunque no es una norma, puesto que, según el grado de dificultad de las pruebas, su valor relativo puede variar, es usual que las cuatro primera valgan la mitad de la nota del período. Dado que la última prueba enfoca toda la materia dictada en el semestre, su valor mínimo será del 60% de la nota del tercer período, de manera que la prueba n.º 5 no podrá tener un valor superior al 40%.
BIBLIOGRAFÍA Ranald V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica, Serie de compendios Schaum, McGraw-Hill de México, Naucalpan de Juárez, Mex, México, 1969.
Bernard Stanford Massey, Mecánica de Fluidos, C.E.C.S.A, México D.F., México, 1979.
Robert L. Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, 4a. edición, 1a. edición en Español,Prentice Hall Hispanoamericana, Naucalpan de Juárez, México, México,1996.
James E. Fay, Mecánica de Fluidos, C.E.C.S.A., México D.F., México, 1996.
Philip M. Gerhart, Richard J. Gross, John J. Hochstein, Fundamentos de Mecánica de Fluidos, 2a. edición, AddisonWesley Iberoamericana S.A., Wilmignton, Delaware, EUA, 1997.
Clayton T. Crowe, Donald F. Elger, John A. Roberson, Mecánica de Fluidos, 7a. edición, 1a. edición en Español, C.E.C.S.A., México D.F., México, 2002.
Hasta aquí se han incluido algunas obras que pueden resultar útiles para consulta. No obstante, se podrá recurrir a cualquier otra obra de Mecánica de fluidos o de Hidráulica. De hecho, se recomienda que los estudiantes adquieran el libro de la colección Schaum, en razón de su precio más accesible.
Mecánica de fluidos - 13267 Primer semestre 2007 - 2008 Programación de clases --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------09 03 Lunes 09 04 Martes 09 10 Lunes 09 11 Martes 09 17 Lunes 09 18 Martes 09 24 Lunes 09 25 Martes 10 01 Lunes 10 02 Martes 10 08 Lunes 10 09 Martes 10 15 Lunes 10 16 Martes 10 22 Lunes 10 23 Martes 10 29 Lunes 10 30 Martes 11 05 Lunes 11 06 Martes 11 12 Lunes 11 13 Martes 11 19Lunes 11 20 Martes 11 26 Lunes 11 27 Martes 12 04 Martes
Introducción; generalidades; propiedades de los fluidos. Propiedades de los fluidos; propiedades y leyes de los gases: aplicaciones. Prop. de los líquidos; cambios de estado. Hidrostática: fuerzas sobre superficies planas. Hidrostática: fuerzas sobre superficies cualesquiera: aplicaciones. Prueba n.º 1. Empuje y flotación: aplicaciones. Equilibrio relativo: traslación de masas líquidas. Equilibrio relativo: rotación de masas líquidas. Equilibrio relativo: rotación de masas líquidas: aplicaciones Prueba n.º 2 (Primera nota). Cinemática: flujos y su clasificación. Ecuación de continuidad. Ecuación de Euler y ecuación de la energía, de Bernoulli , aplicaciones Aplicaciones de la ecuación de la energía. Otras aplicaciones de la ecuación de la energía. Prueba n.º 3. Hidrodinámica: ecuación de conservación del impulso: aplicaciones. Otras aplicaciones de la ecuación de conservación del impulso. Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles. Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles. Torsión o par en máquinas rotantes. Prueba n.º 4 (Segunda nota). Análisis dimensional: aplicaciones a la física en general. Análisis dimensional: aplicaciones a la mecánica de fluidos. Semejanza hidráulica: aplicaciones Prueba n.º 5. Flujo bidimensional y subterráneo: flujo en medios porosos. Prueba n.º 6 (Tercera nota).
Fechas de entrega de las notas Primera nota: Segunda nota: Tercera nota:
19 de octubre de 2007 16 de noviembre de 2007 21 de diciembre de 2007
Datos del profesor Horario de atención: martes, jueves, viernes 7:00 a 9:00 Correo electrónico:
[email protected] Teléfono: 299 1700 ext. 1211
Aprobado por: El Consejo de Escuela
---------------------------------------------Director de Escuela
----------------------------------------Fecha
