UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: A1011
Mecánica de los Fluidos I
Última Actualización de la Asignatura: 24/08/2017

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03009 - Ingeniería Aeronáutica 2018 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
3ro
-

CORRELATIVIDADES

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Aeronáutica - Plan 2018
PARA PROMOCIONAR
(F1306) Matemática D
(F1316) Introducción a la Programación y Analisis Numérico
(M1604) Termodinámica

INFORMACIÓN GENERAL 

Datos Generales

Área: Aerodinamica y Fluidodinamica

Departamento: Aeronautica

Tipificación: Tecnologicas Basicas (TB)

Ingeniería Aeronáutica - 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
14.0 hs
Resol. de Problemas abiertos
0.0 hs
Proyecto y Diseño
0.0 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

OBJETIVOS

El objetivo general de esta asignatura es que el estudiante adquiera los conceptos físicos y matemáticos de la fluidodinámica con el propósito de que aprenda a interpretar y elaborar modelos teóricos, empíricos y semiempíricos y resolver con ellos problemas de creciente complejidad; asimismo introducir al alumno en las técnicas experimentales básicas de visualización y medición de parámetros del flujo y lograr la comprensión de la importancia del conocimiento de la configuración fluidodinámica para la determinación de fuerzas y potencias involucradas en problemas de ingeniería.

PROGRAMA SINTÉTICO

Propiedades físicas de los fluidos. Líquidos y gases. Fuerzas de volumen y de superficie. Hipótesis de continuo. Definición de modelos físicos, criterios para su formulación. Cinemática del campo de flujo. Dinámica, ecuaciones de conservación diferenciales e integrales. Ecuación de estado y segundo principio de la termodinámica en mecánica de fluidos. Flujo incompresible y estacionario. Flujo potencial. Perfiles bidimensionales en flujo incompresible. Fuerzas aerodinámicas; sustentación y resistencia. Números característicos. Prácticas de Laboratorio.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 17/05/2017 - Actualidad

Unidad 1: Propiedades físicas de los fluidos.
Líquidos y gases. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Fluidos tixotropicos, pseudoplasticos, reopecticos y dilatantes. Hipótesis de continuo. Fuerzas de volumen y de superficie. Equilibrio hidrostático. Revisión de termodinámica clásica.

Unidad 2: Cinemática del campo fluidodinámico.
Distribución espacial de campos de velocidades. Tensores gradiente de velocidad, rotación y velocidad de deformación. Derivada sustancial.

Unidad 3: Ecuaciones diferenciales de conservación de masa y de cantidad de movimiento (Navier-Stokes).
Tensor de tensiones en un fluido. Flujo laminar y turbulento. Flujo incompresible. Flujo estacionario. Criterio de simplificación y planteo de modelos. Lubricación.

Unidad 4: Ecuación diferencial de conservación de energía.
Convección forzada y natural. Hipótesis de Boussinesq. Acople de ecuaciones en problemas concretos. Ecuación de Bernoulli.

Unidad 5: Teorema del transporte de Reynolds e integrales materiales.
Ecuaciones integrales de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía.

Unidad 6: Semejanza dinámica.
Grupos adimensionales: Números de Reynolds, de Prandtl, de Froude, de Nusselt y otros. Variación de la conformación fluidodinámica con el número de Reynolds. Criterios para construir experimentos. Túnel de viento. Tipos. Diseño de modelos para ensayo en túnel de viento. Concepto de ensayos a escala completa.

Unidad 7: Flujo incompresible en cañerías.
Laminar y turbulento: factor de fricción. Pérdidas localizadas. Selección de bombas y ventiladores. Sistemas de cañerías en serie y en paralelo.

Unidad 8: Flujo potencial.
Condiciones para que el flujo pueda ser considerado potencial. Aplicaciones de las funciones de variable compleja a los campos potenciales. Modelado numérico de flujos potenciales por diferencias finitas. Teorema de Blasius. Fuentes, sumideros, dobletes. Hilo vorticoso. Biot y Savart. Circulación. Teorema de Kelvin.

Unidad 9: Cilindro embestido por una corriente en flujo potencial.
Teorema de Kutta-Joukowsky. Paradoja de d'Alambert. Transformación de Joukowsky. Perfiles bidimensionales subsónicos. Condición de Kutta.

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 17/05/2017 - Actualidad

1) White, F. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS, 5ta. ed. (2004), McGraw-Hill
2) Batchelor, G. AN INTRODUCTION TO FLUID DYNAMICS (1967) Cambridge Press
3) Bird, Stewart and Lightfoot: FENÓMENOS DE TRANSPORTE (1998), Ed. Reverté
4) Gerhart, P, Gross, R. Hochstein, J. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS (1995), Wiley.
5) Shames: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS (1995) McGraw-Hill

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

La materia incluye nueve trabajos prácticos de resolución de problemas de confección individual, tres trabajos prácticos de laboratorio con informes de grupos de dos alumnos, y el inicio de un proyecto integrador de conceptos de Mecánica de Fluidos I y II: “Diseño, construcción y ensayo de un cohete de agua”, a realizar en grupos de hasta cuatro integrantes. Todas estas actividades tienen carácter de obligatorias.


METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Las clases se desarrollarán de acuerdo al siguiente esquema:- Dos clases teóricas semanales de 2 hs cada una.- Una clase semanal teórico-práctica de 2 hs.- Tres trabajos de laboratorio (actividades prácticas) de 2 hs (promedio) de duración cada uno, en horario de la clase teórico-práctica o a determinar en función de la disponibilidad de infraestructura e instrumental.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

El curso se aprobará con dos evaluaciones teórico-prácticas escritas de carácter individual y la aprobación de informes de todas las prácticas y trabajos de laboratorio.

MATERIAL DIDÁCTICO

- Guías de trabajos prácticos y trabajos de laboratorio

- Reglamento de Proyecto Integrador.

- Apuntes desarrollados por la cátedra:

1)“Parámetros de Transporte” (conductividad térmica y viscosidad dinámica)
2)“Cálculo Numérico de Campos de Flujo Potencial”,
3)“Transformación de Joukowsky”

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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


1) Laboratorio 1: Determinación experimental de viscosidad: viscosímetro de Stokes y Copa Ford. Comportamiento de un fluido no newtoniano.

2) Laboratorio 2: Medidores por presión diferencial: Verificación de calibraciones de instrumentos medidores de flujo con tubo Pitot y tubo Venturi.

3) Flujo en cañerías: determinación experimental de pérdidas por fricción y potencia de bombeo.
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 de rama inclinada. 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.

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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