UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: A1099
Mecánica de los Fluidos
Última Actualización de la Asignatura: 22/05/2018

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03025 - Ingeniería Industrial 2018 Obligatoria
Totales: 0
Clases: 0
Evaluaciones: 0
3ro
-

CORRELATIVIDADES

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Industrial - Plan 2018
PARA PROMOCIONAR
(F1303) Física I
(F1304) Matemática C

INFORMACIÓN GENERAL 

Datos Generales

Área: Aerodinamica y Fluidodinamica

Departamento: Aeronautica

Tipificación: Tecnologicas Basicas (TB)

Ingeniería Industrial - 2018 plegar-desplegar

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 96hs SEMANALES: 6 hs
TEORÍA
64.0 hs
PRÁCTICA
32.0 hs
TEORÍA
4 hs
PRÁCTICA
2 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
10.0 hs
Resol. de Problemas abiertos
0.0 hs
Proyecto y Diseño
2.0 hs
PPS
0.0 hs

TOTAL COMPUTABLES HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)

96.0 hs


0.0 hs


PLANTEL DOCENTE

Profesor Titular -  
Ing.Scarabino, Ana Elena

Profesor Adjunto -  
Ing.Martinez, Mariano Alvaro Miguel

Jefe de Trabajos Prácticos -  
Ing.Villar, Juan Ignacio

Ayudante Diplomado -  
Ing.Jáuregui Lorda, Matías

Ayudante Diplomado -  
Ing.Santoiani, Gaston Enrico

Ayudante Diplomado -  
Ing.Ho, Yen Kun

OBJETIVOS

El objetivo perseguido es preparar al futuro Ingeniero dándole conocimientos básicos que le permitan encarar el estudio de los escurrimientos de fluidos compresibles e incompresibles, Estos conocimientos están fuertemente orientados a proporcionar las herramientas indispensables para la comprensión y estudio del funcionamiento de las máquinas térmicas e hidráulicas y en el cálculo de tuberías industriales y esfuerzos hidro- y aerodinámicos temas estos que encontrará inevitablemente a lo largo de su ejercicio profesional. Se introducirá al alumno en las metodologías de estudio analíticas, experimentales y numéricas de uso actual en Mecánica de los Fluidos.

PROGRAMA SINTÉTICO

Estática de los fluidos. Ecuación fundamental de la hidrostática. Medidas de presiones, tipo de manómetros. Equilibrio relativo con fluidos acelerados. Presiones hidrostáticas sobre superficie. Centros de presión y de gravedad. Hidrodinámica. Tipos de flujo y características. Concepto de sistemas y volumen de control. Continuidad. Cantidad de movimiento. Momento de la cantidad de movimiento. El primer principio de la termodinámica y la ecuación de Bernoulli. Movimiento potencial. Trazado de redes. Medición de velocidades y caudales. Efectos de la viscosidad. Flujo laminar y turbulento en conductos y en placas planas. Capa límite. Resistencia sobre cuerpos sumergidos. Coeficientes de resistencia y sustentación. Pérdidas de carga en cañerías. Coeficiente de frotamiento. Valores experimentales. Tuberías en serie y en paralelo. Perdidas de carga. Longitudes equivalentes. Determinación del diámetro económico en tuberías comerciales. Flujo compresible: clasificación del flujo compresible, expresiones termodinámicas. Leyes que lo gobiernan. Flujo subsónico y supersónico. Flujos en conductos: distintos casos. Técnicas para medición de flujos en gases. Bombas hidráulicas, compresores, actuadores (lineales y rotativos): características de funcionamiento. Sistemas hidráulicos, oleohidráulicos, de aire comprimido, caracterización de los componentes y definición de las prestaciones básicas.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2019, semestre: 1

Vigencia: 22/05/2018 - Actualidad

Unidad 1:
Definición y propiedades de los fluidos: densidad, presión, viscosidad. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Medición de la viscosidad. Estática de los fluidos. Presión en un punto. Ecuación fundamental de la hidrostática. Flujos en movimiento como cuerpos rígidos. Medida de presiones, tipos de manómetros. Tubos piezométricos. Micrómetro de líquido en tubo inclinado. Presión hidrostática sobre superficies. Centros de presión y de gravedad
Unidad 2
Cinemática de los fluidos. Descripciones lagrangeana y euleriana del movimiento. Líneas de corriente, traza y trayectoria. Técnicas de visualización de flujos. Campo de velocidades. Vorticidad. Derivada sustancial. Tensor velocidad de deformación.
Unidad 3
Dinámica de los fluidos: Ecuaciones diferenciales del movimiento. Ecuación diferencial de continuidad. Flujo incompresible. Tensor de tensiones en un fluido viscoso. Ecuaciones de Navier-Stokes. Ecuaciones de Euler. Soluciones analíticas de Navier-Stokes para casos particulares de flujo laminar. Adimensionalización de las ecuaciones y semejanza dinámica. Números de Reynolds, Froude, Euler y Mach. Estudio de modelos.
Unidad 4
Ecuaciones integrales. Concepto de sistemas y volumen de control. Balance en volúmenes de control. Conservación de masa, cantidad de movimiento y energía. Primer principio de la termodinámica. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones.
Unidad 5
Medidores de flujo y caudal. Medición de la velocidad: tubo Pitot, anemómetro de hilo caliente, otros. Medidores de caudal: placa orificio, tobera, venturi, otros.
Unidad 6
Flujo en cañerías. Flujo totalmente desarrollado, laminar y turbulento. Ecuación de conservación de energía en cañerías. Pérdidas por fricción. Efecto de la rugosidad. Coeficiente de fricción. Diagrama de Moody. Pérdidas localizadas en accesorios: coeficiente de pérdida y longitud equivalente. Conductos en serie y en paralelo. Cálculo y diseño de sistemas de cañerías. Tuberías comerciales. Selección de bombas y ventiladores para problemas de flujo en conductos. Determinación experimental del factor de fricción.
Unidad 7
Flujos ideales. Flujo potencial. Ventajas y limitaciones del modelo. Función potencial de velocidad y función de corriente. Soluciones simples: corriente uniforme, fuente y sumidero, doblete, torbellino potencial. Circulación. Superposición de soluciones: flujo potencial alrededor de un cilindro. Efecto Magnus. Sustentación. Teorema de Kutta-Joukowsky.
Unidad 8
Resistencia fluidodinámica de cuerpos sumergidos. Teoría de Capa Límite. Capa límite laminar y turbulenta de una placa plana. Efectos del gradiente de presión. Desprendimiento de la capa límite. Cuerpos aerodinámicos y cuerpos romos. Coeficiente de resistencia. Determinación experimental de la resistencia aerodinámica.
Unidad 9
Flujo compresible unidimensional de un gas. Expresiones termodinámicas para un gas perfecto. Propagación de una onda diferencial de presión. Velocidad del sonido en un gas perfecto. El cono de Mach. Leyes que gobiernan el flujo isentrópico, 1ra y 2da ley de la termodinámica, ecuación de continuidad, ecuación de la cantidad de movimiento lineal, ecuación de estado. Propiedades locales en el punto de estancamiento isentrópico. Flujo isentrópico con cambio de área. Bloqueo de una garganta sónica. Aplicación al diseño de toberas. Flujo subsónico y flujo supersónico. Expansión de chorros libres.
Unidad 10
Flujo compresible con pérdidas de energía. Onda de choque normal, concepto y cálculo. Cambios en el flujo y pérdidas. Relaciones básicas para una onda de choque normal. Relaciones de onda de choque normal para un gas perfecto. Flujos en conducto de sección constante con rozamiento.
Unidad 11
Sistemas neumáticos e hidráulicos. Caracterización de los componentes y definición de las prestaciones básicas. Válvulas. Tipos de válvulas y aplicaciones. Generación, distribución y acondicionamiento del aire comprimido. Comparación entre sistemas neumáticos e hidráulicos. Actuadores hidroneumáticos. Diseño de circuitos básicos.

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2019, semestre: 1

Vigencia: 22/05/2018 - Actualidad

- White, F., Mecánica de los Fluidos, McGraw-Hill
- Streeter V. Mecánica de Fluidos, 9na. edición, Mc. Graw-Hill
- Gerhart, Gross y Hochstein, Mecánica de los Fluidos, Wiley
- Mott, Mecánica de Fluidos, Pearson
- Bird, Stewart y Lightfoot, Fenómenos de Transporte, Limusa.

ACTIVIDADES PRÁCTICAS


La materia incluye 10 trabajos prácticos de resolución de problemas y cuatro prácticas de laboratorio. Estas últimas son:
1) Determinación experimental de viscosidad: viscosímetro de Stokes y Copa Ford. Comportamiento de un fluido no newtoniano.
2) Verificación de calibraciones de instrumentos medidores de flujo con tubo Pitot y tubo venturi.
3) Flujo en cañerías: determinación experimental de pérdidas por fricción.
4) Resistencia aerodinámica de un modelo de vehículo.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

La materia se dicta dos veces por semana, con dos horas clase cada día correspondientes a contenidos teóricos-practicos, y una sola vez por semana dos horas dedicadas a la aplicación de la teoría dada en la resolución de problemas y problemas abiertos de diseño, los cuales servirán de guía para la realización de los trabajos prácticos. Las clases de laboratorio se realizarán en los horarios de clase, dentro de lo posbile, aunque se contempla la posibilidad de algunos casos fuera del horario normal de cursada, en horarios a establecer para cada comisión. Los horarios de consulta serán preestablecidos antes del inicio de las clases, pudiendo los alumnos realizar consultas no sólo en los horarios mencionados sino también después de cada clase teórica y en la práctica.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

El curso se divide en dos Módulos, los cuales tendrán dos fechas de evaluación cada uno, más una fecha flotante para recuperación de un módulo. Cada módulo debe ser aprobado con un mínimo de cuatro puntos (4). Si el promedio obtenido de los dos módulos es entre 4 y 5.5, deberá rendir la evaluación integradora en las fechas previstas por la reglamentación vigente. Si el promedio de ambos módulos es igual o mayor que 6, se aprobará la materia por promoción directa. En el caso de no obtener un mínimo de 4 en algunos de los módulos, se deberá recursar la materia. Se deben presentar en forma obligatoria informes de los trabajos prácticos de laboratorio.


MATERIAL DIDÁCTICO

Apuntes desarrollados por la cátedra:

- Resolución de campo de flujo potencial por Diferencias Finitas empleando Microsoft Excel. A. Scarabino – F. Bacchi.
- Neumática. J. S. Delnero

Recopilación de videos didácticos sobre Mecánica de los Fluidos (disponible on line en la página web de la cátedra)

Guía de Trabajos Prácticos y de Laboratorio (A. Scarabino – F. Bacchi)

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


Actividad #1
Tema
 
Nombre
 
Laboratorio
Archivo de Agua y Energía Eléctrica de la Nación 
Días y Horarios
Descripción


1) Determinación experimental de viscosidad: viscosímetro de Stokes y Copa Ford. Comportamiento de un fluido no newtoniano.
2) Verificación de calibraciones de instrumentos medidores de flujo con tubo Pitot y tubo venturi.
3) Flujo en cañerías: determinación experimental de pérdidas por fricción. Cálculo y verificación de un circuito de bombeo de agua.
4) Resistencia aerodinámica de un modelo de vehículo terrestre.
Herramientas Utilizadas
1) Viscosímetro de Stokes con aceite hidráulico, bolillas de acero de distintos diámetros. Copa Ford Nro. 4, lubricantes de uso automotor, aceite de cocina, detergente, otros fluidos viscosos. Fluido no newtoniano: solución de almidón de maíz en agua. 2) Tubo Pitot-Prandtl estándar. Manómetro diferencial U de rama inclinada, con columna de agua. Túnel de viento de circuito cerrado y velocidad controlada. Anemómetro industrial de hilo caliente o anemómetro de turbina. Sección venturi de microtúnel de calibración de anemómetros. Manómetro diferencial U. 3) Sistema de cañerías de PVC ad-hoc para prácticas de Mecánica de Fluidos. Bomba centrífuga estándar de 0.5 HP. Manómetros industriales. Manómetro piezoeléctrico de precisión. 4) Túnel de viento de circuito cerrado. Anemómetro de hilo caliente. Balanza aerodinámica y sistema adquisidor de carga. Modelo a escala de vehículo tipo combi, con catavientos para visualización del flujo.

Equipos y elementos de seguridad para esta tarea:

ANTIPARRA CARETASOLDADOR GUANTESPVC
PROTECTORFACIAL CHALECOREFLECTIVO ZAPATOSSEGURIDAD
GUANTESALGODON GUANTESCUERO GUANTESDIELECTRICOS
ANTEOJOSSEGURIDAD PROTECCIONAUDITIVA PROTECCIONRESPIRATORIA
BARBIJOSCASCOS CINTADEMARCATORIA DETECDEFOXIGENO
CONSIGNACIONEQUIPOS MATAFUEGOS ELEMENTSENIALIZACION
ARNESSEGURIDAD EQUIPOPROTECCIONCAIDA RADIOTRANSMISORRECEPTOR

Teniendo en cuenta que las dependencias de la Facultad cumplen con las normas de Seguridad e Higiene establecidas, por las características de las prácticas de laboratorio propuestas, no se requieren elementos de seguridad adicionales para los alumnos o los docentes involucrados.



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