UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD: INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO: INGENIERÍA DE ALIMENTOS Y MEDIO AMBIENTE ASIGNATURA: CÓDIGO: MECANICA DE FLUIDOS ÁREA: BASICA REQUISITOS: ELECTROMAGNETISMO CORREQUISITO:
168109
ECUAC.DIFERENCIALES MEC. ANALITICA
CRÉDITOS:
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TIPO DE ASIGNATURA:
TEÓRICOPRACTICA
JUSTIFICACION: La compresión adecuada de la mecánica de fluidos adquiere una importancia extraordinaria en muchas áreas de la ingeniería. Para los ingenieros de alimentos es necesario conocer las propiedades de los alimentos que se transportan en una planta por medio de ductos con el fin de evitar su deterioro y mantener !a calidad del producto. Para los ingenieros industriales es impo importrtan ante te cono conoce cer,r, las las pres presio ione ness y los los caud caudal ales es de flui fluido do,, de las las líne líneas as de aire aire acondicionado, líneas de vapor, líneas de agua entre otras, con el fin de optimizar el espacio y minimizar minimizar los riesgos dentro de una planta industrial. industrial. Para los ingenieros ingenieros de Alimentos Alimentos es necesario conocer las diferentes propiedades y el comportamiento dinámico de los fluidos alimenticios para poder predecir los cambios de las diferentes variables presentes en el
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COMPETENCIAS Capacidad de comprensión y planteamiento de alternativas de solución de problemas utilizando la mecánica de fluidos.
Capacidad de organización y responsabilidad del trabajo para desarrollar las tareas con el máximo de eficacia y eficiencia.
Disposición y habilidad para colaborar de manera coordinada en las tareas realizadas conjuntamente por un equipo de personas para conquistar un objetivo propuesto.
Capacidad de realizar una tarea de forma independiente, ejecutándola de principio hasta el final, sin necesidad de recibir ninguna ayuda o apoyo.
Capacidad de iniciativa o habilidad y disposición para tomar decisiones sobre propuestas o acciones.
UNIDAD 1 CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES BASICAS TEMA Dimensiones, unidades y cantidades físicas Perspectiva de medio continuo de gases y líquidos Escala de presión y temperatura Propiedades de los fluidos Gases Ideales
HORAS DE CONTACTO DIRECTO 2 1
HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE. 2 1
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Práctica 2: Visualización del Régimen de Flujo de un Fluido Prácti Prá ctica ca 3: Demos Demostra traci ción ón del Teorem Teoremaa de Bernoulli
UNIDAD 4 FORMAS FUNDAMENTALES
DIFERENCIALES
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TEMA Conservación de la masa Ecuación integral de la Energía Ecuación integral de cantidad de movimiento Ecuación integral de momento de cantidad c antidad de movimiento Ecuación diferencial de continuidad Ecuación diferencial de cantidad de movimiento Ecuación diferencial de energía
INTEGRALES
DE
LAS
LEYES
HORAS DE CONTACTO DIRECTO 1 1 2
HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE. 1 1 2
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HORAS DE CONTACTO DIRECTO 2 1
HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE. 2 1
UNIDAD 5 ANALISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD TEMA Análisis dimensional Similitud
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Abierto Conceptos de Momentum en Flujos de Canal Abierto Flujo no Uniforme gradualmente Variado Análisis Numérico de Perfiles de Superficie de Agua
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HORAS DE CONTACTO DIRECTO 1 1 2 2 2
HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE. 1 1 2 2 2
UNIDAD 8 FLUJOS EN SISTEMAS DE TUBERIAS TEMA Pérdidas en Sistemas de Tuberías Sistemas de Tubos Simples Análisis de Redes de Tubos Flujo Inestable en tuberías Teoría de la capa limite Práctica 4: Estudio de las Pérdidas de Energía en Tuberías Práctica 5: Pérdidas de Energía por Accesorios en Conductos
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METODOLOGIA Será impartida una clase magistral en una sala virtual en la primera parte de cada sesión con el fin de brindar brindar al estudiante estudiante los fundamentos fundamentos teóricos teóricos de la materia. materia. Seguidame Seguidamente, nte, se
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PARÁGRAFO TERCERO.- El Examen Supletorio, en ningún caso puede suplir al Examen de Habilitación o de Validación, y deberá presentarse dentro de los ocho (8) días siguientes a su autorización. Si no lo presentare en los plazos previstos, la evaluación será calificada con cero punto cero cero, (0.00) y no impedirá la presentación del Examen de Habilitación en el respectivo curso. El Examen Supletorio tendrá un valor del 4% del s.m.m.l.v., excepto, cuando la evaluación deje de presentarse por motivo de fuerza mayor y sea plenamente autorizado por el Director de Departamento. ARTÍCULO 9.- Asistencia a los Cursos de Pregrado Presencial: La asistencia a clases es obligatoria y su control la hará el profesor de cada materia. El estudiante que deje de asistir al veinte por ciento (20%) de las clases teóricas, o al diez por ciento (10%) de las teóricoprácticas o prácticas, perderá la materia por fallas. El profesor reportará la inasistencia en el parcial donde haya acumulado el respectivo porcentaje y la nota definitiva será cero punto cero cero (0.00). PARÁGRAFO PRIMERO.- No se tendrán en cuenta las faltas de asistencia por motivos de enfermedad, calamidad doméstica, o de representación estudiantil ante los diferentes órganos de dirección de la Universidad. Sin embargo, el estudiante deberá asistir como mínimo al ochenta por ciento (80%) de las actividades, cuando se trate de un curso teórico y al noventa por ciento (90%), si es un curso teórico-práctico o práctico.
BIBLIOGRAFIA BASICA:
Merle C. Potter, David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Thomson. 2002 Robert L. Mott. Mecánica de Fluidos Aplicada. Prentice may. 1996 Irving H. Llames, Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. 1995 Victor L. Streeter, C. Benjamin Wylie. Mc Graw Hill. 1999 Mataix. Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas. Harla. 1997
UNIDAD Nº: 1 NOMBRE DE LA UNIDAD: CONSIDERACIONES CONSIDERACION ES BASICAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de manejar adecuadamente los diferentes sistemas de unidades y las diferentes variables físicas y químicas presentes en el manejo de aplicaciones con fluidos. CONTENIDOS
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
Dimensiones, unidades y cantidades físicas. Perspectiva de medio continuo de gases y líquidos. Escala de presión y temperatura. Propiedades de los fluidos. Gases Ideales.
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
HORAS CONTACTO DIRECTO
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ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
Desarrollo de Problemas del libro guía, complementados con la realización de algunas lecturas para una comprensión más profunda de la importancia del manejo adecuado de los diferentes sistemas de Unidades y sus diferentes tipos.
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Motivación de los estudiantes a la participación en clase con notas apreciativas para estimular el debate en el transcurso de la misma. 7
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UNIDAD Nº: 2 NOMBRE DE LA UNIDAD: ESTÁTICA DE FLUIDOS COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de analizar sistemas y aplicaciones reales donde estén presentes fluidos en reposo, además de desarrollar análisis de distribuciones de fuerzas en compuertas de formas regulares e irregulares. CONTENIDOS
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
Presión en un punto. Variación de presión. Fluidos en reposo. Recipientes en aceleración lineal y giratorios.
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase. Explicación de l os proc proced edim imie ient ntos os para para el desarrollo de la Práctica 1
Práctica 1: Presión Hidrostática Hidrostática y Centros de Presión
HORAS CONTACTO DIRECTO
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ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas para una comprensión más profunda de los procedimientos para el análisis de compuertas planas, curvas e irregulares.
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Motivación de los estudiantes a la partic participa ipació ciónn en clase clase con notas notas apre apreci ciat ativ ivas as para para estim estimul ular ar el deba debate te en el tran transc scur urso so de la misma. 7
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UNIDAD Nº: 3 NOMBRE DE LA UNIDAD: INTRODUCCION A LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de caracterizar física y matemáticamente matemáticamente de forma global, el comportamiento comportamiento de las diferentes variables presentes en el análisis de fluidos en movimiento. CONTENIDOS
Descripción del movimiento de fluidos. Clasificación de los flujos de fluidos. La ecuación de Bernoulli.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
HORAS CONTACTO DIRECTO
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
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Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas para una comprensión de la caracteriza caracterización ción física y matemática del comportam tamiento de las diferentes diferentes variables variables presentes presentes en el anál anális isis is de flui fluido doss en
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
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HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
3
Motivación de los estudiantes a la partic participa ipació ciónn en clase clase con notas notas apre apreci ciat ativ ivas as para para estim estimul ular ar el deba debate te en el tran transc scur urso so de la misma.
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Práctica 2: Visu Visual aliz izac ació iónn del del Régimen de Flujo de un Fluido. Práctica 3: Demostración del Teorema de Bernoulli.
Explicación de l os proc proced edim imie ient ntos os para para el desarrollo de la Práctica 2 y 3.
movimiento.
UNIDAD Nº: 4 NOMBRE DE LA UNIDAD: FORMAS DIFERENCIALES DIFERENCIALES E INTEGRALES DE LAS LEYES LEYES FUNDAMENTALES FUNDAMENTALES COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de manejar adecuadamente adecuadamente las diferentes diferentes formas integrales integrales y diferenciales diferenciales de las leyes fundamentales de la física como conservación de masa, conservación de energía y conservación de Momentum para luego aplicarlas correctamente en los diferentes problemas reales de la ingeniería. CONTENIDOS
Conservación de la masa. Ecuación integral de la Energía. Ecuación integral de cantidad de movimiento. Ecuación integral de momento de cantidad de movimiento. Ecuación diferencial de continuidad. Ecuación diferencial de cantidad de movimiento. Ecuación diferencial
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
HORAS CONTACTO DIRECTO
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas para una comprensión la importancia de al aplicación correc correcta ta de las diferent diferentes es 10
formas integrales y difer diferen encia ciale less de las leyes leyes fundamen fundamentale taless de la física física como como cons conser erva vaci ción ó n de masa masa,, cons conser erva vaci ción ó n de energía energía y conserva conservación ción de Momentum.
Motivación de los estudiantes a la partic participa ipació ciónn en clase clase con notas notas apre apreci ciat ativ ivas as para para estim estimul ular ar el deba debate te en el tran transc scur urso so de la misma.
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de energía.
UNIDAD Nº: 5 NOMBRE DE LA UNIDAD: ANALISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD SIMILITUD COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de aplicar adecuadamente el análisis dimensional (Teorema de para desarrollar prototipos y simulaciones de sistemas de transporte de fluidos. CONTENIDOS
Análisis dimensional. Similitud. Ecuaciones diferenciales normalizadas.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
HORAS CONTACTO DIRECTO
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas aplicando 4
adecuad adecuadamen amente te el análisis análisis dimensional dimensional (Teorema de πBuckingham) para desa desarr rrol ollar l ar prot protot otip ipos os y simulaciones simulaciones de sistemas de transporte de fluidos.
-Buckingham)
π
Motivación de los estudiantes a la participación en clase con notas apreciativas para estimular el debate en el transcurso de la misma. 4
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UNIDAD Nº: 6 NOMBRE DE LA UNIDAD: FLUJOS INTERNOS COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de aplicar adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno de transporte de fluidos en tuberías circulares y rectangulares teniendo en cuenta los factores presentes que inciden en las pérdidas de energía del fluido. CONTENIDOS
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
HORAS CONTACTO DIRECTO
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
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Flujo laminar en un tubo. Flujo laminar entre placas paralelas. Flujo laminar entre cilindros rotatorio. Flujo turbulento en un tubo. Flujo uniforme turbulento en canales abiertos.
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas aplicando lecturas 13
adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno fenómeno de transpor transporte te de flui luidos en tub tuberí erías circulare circularess y rectangu rectangulare laress teni teniendo e ndo en cue cuenta nta los los fact factor ores es pres presen ente tess que que inciden en las pérdidas de energía del fluido.
Motivación de los estudiantes a la participación en clase con notas apreciativas para estimular el debate en el transcurso de la misma.
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UNIDAD Nº: 7 NOMBRE DE LA UNIDAD: FLUJO EN CANALES ABIERTOS COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de aplicar adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno de transporte de fluidos en canales abierto de formas regulares e irregulares teniendo en cuenta los factores presentes que inciden en las pérdidas de energía del fluido. CONTENIDOS
Flujos de canal abierto. Flujo Uniforme. Conceptos de Energía en Flujo de Canal Abierto. Conceptos de Momentum en Flujos de Canal Abierto. Flujo no Uniforme gradualmente Variado.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
HORAS CONTACTO DIRECTO
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas aplicando 10
adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno fenómeno de transpor transporte te de fluidos en canales abierto de form formaas reg regular lares e irre irregu gula lare ress teni tenien endo do en cuenta los factores presentes que inciden en las
Motivación de los estudiantes a la participación en clase con notas apreciativas para estimular el debate en el transcurso de la misma. 10
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Análisis Numérico de Perfiles de Superficie de Agua.
pérd pérdid idas as de ener energí gíaa del del fluido.
UNIDAD Nº: 8 NOMBRE DE LA UNIDAD: FLUJOS EN SISTEMAS DE TUBERÍAS TUBERÍAS COMPETENCIAS COMPETENCIAS A DESARROLLAR: El estudiante estará en capacidad de aplicar adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno de transporte de fluidos en sistemas de tuberías constituidos por una gran diversidad de accesorios y materiales, factores claves para el análisis de energía y además teniendo en cuenta los factores presentes que inciden en las pérdidas de energía del fluido. CONTENIDOS
Pérdidas en Sistemas de Tuberías. Sistemas de Tubos Simples. Análisis de Redes de Tubos. Flujo Inestable en tuberías. Teoría de la capa limite. Práctica 4: Estudio de las Pérdidas de Energía en Tuberías. Práctica 5: Pérdidas de Energía por Accesorios en Conductos.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL PROFESOR
HORAS CONTACTO DIRECTO
Presentació Presentaciónn magistral magistral del tema con teoría asociada y ejem ejempl plos os de aplic aplicac ació ión, n, motiva motivació ciónn al estudi estudioo del tema para debatirlo durante la clas clasee y desa desarr rrol ollo lo de prob proble lema mass al final final de la clase.
ACTIVIDADES A DESARROLLAR POR EL ESTUDIANTE
HORAS TRABAJO INDEPEND IENTE
HORAS ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN QUE ACOMPAÑAMIEN INCLUYA LA EVALUACIÓN DEL TRABAJO TO AL TRABAJO INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE
Desarrollo Desarrollo de Problemas Problemas del libro libro guía, guía, comple complemen mentad tados os con la realización de algunas lecturas de aplicar
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adecuadamente los procedimientos para analizar el fenómeno fenómeno de transpor transporte te de fluid fluidos os en siste sistemas mas de tuberías constituidos constituidos por una gran diversidad de acceso accesoririos os y materi material ales, es, fact factor ores es claves a ves para para el análisis de energía y además teniendo en cuenta los factores factores presente presentess que inciden en las pérdidas de energía del fluido.
Motivación de los estudiantes a la participación en clase con notas apreciativas para estimular el debate en el transcurso de la misma.
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