1. 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura: Mecánica de Fluidos
Carrera: Ingeniería Petrolera
Clave de la asignatura: PED-1019
SATCA1 2-3–5
2.- PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
Ingenieros de diversas disciplinas utilizan datos de muestras de fluidos para la toma de
decisiones relacionadas con el desarrollo del yacimiento en estudio. Así pues el ingeniero
petrolero emplea los datos suministrados para determinar la arquitectura del yacimiento,
estimar las reservas, realizar cálculos de balance de materiales y analizar el flujo de fluidos
en medios porosos. Si la toma de datos es errada pueden producirse consecuencias
imprevistas y costosas durante la producción del yacimiento. El programa de muestreo y
análisis permite conocer una diversidad de comportamientos de los fluidos. A través del
comportamiento de sus fases vapor-líquido se puede catalogar el sistema de fluidos
existente en el yacimiento. Las clasificaciones de estas fases abarcan desde gas seco, gas
húmedo y gas retrógrado hasta petróleo negro o petróleo pesado
Durante proceso de extracción y transporte de hidrocarburos es importante tener una idea
clara del comportamiento de los fluidos, de sus propiedades y como podemos utilizar las
mismas para nuestro beneficio; para poder lograr lo anterior es indispensable entender el
comportamiento de los fluidos.
Intención didáctica.
En la unidad uno se analizan y aplican los modelos para calcular y predecir las propiedades
de los fluidos, las cuales influyen de forma determinante en su comportamiento, sean estos
líquidos o gases.
En la segunda unidad se estudiaran los fenómenos relacionados con lo hidrostática, así
como también, los efectos de la presión y con cuales instrumentos puede medirse esta en
las diferentes escalas.
En la tercera unidad se estudian los grupos a dimensionales que nos permiten modelar de
forma más económica el comportamiento de los fluidos y la maquinara que trabaja con ellos.
En la cuarta unidad se estudia la dinámica de los fluidos lo cual permite entender los
fenómenos de perdidas de carga cuando un fluido se encuentra en movimiento así como
aplicaciones de la ecuación de Bernoulli.
En la quinta unidad se pretende dar a los estudiantes los principios de funcionamiento de los
medidores de aforo.
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Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos
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2. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias específicas Competencias genéricas
• Uso de los modelos matemáticos y • Entender las propiedades de los fluidos
principios de mecánica de fluidos para para poder determinar las
operar equipo de medición de presión y de características que estos deben tener
aforos, así como la utilización de los en la industria petrolera.
principios en el cálculo de perdidas de • Aplicar los principios y leyes que
presión durante el flujo para poder operara gobiernan los fluidos para resolver
o seleccionar equipo de bombeo. problemas de presurización y flujo de
hidrocarburos.
• Entender el comportamiento de los
equipos que operan con fluidos.
• Seleccionar y operar equipo de
medición de presiones y caudales en la
industria petrolera.
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3. 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
Participantes Evento
elaboración o revisión
Reunión Nacional de
Representantes de los Institutos Diseño e Innovación
Instituto Tecnológico Tecnológicos de: Curricular para el
Superior de Puerto Superior de Coatzacoalcos, Desarrollo y Formación de
Vallarta del 10 al 14 de Minatitlán, Superior de Poza Rica Competencias
agosto de 2009. y Superior de Venustiano Profesionales de la
Carranza. Carrera de Ingeniería
Petrolera.
Desarrollo de Programas Academias de Ingeniería
Elaboración del programa
en Competencias Petrolera de los Institutos
de estudio propuesto en la
Profesionales por los Tecnológicos de:
Reunión Nacional de
Institutos Tecnológicos Superior de Coatzacoalcos,
Diseño Curricular de la
del 17 de agosto de Minatitlán, Superior de Poza Rica,
Carrera de Ingeniería
2009 al 19 de febrero de Superior de Tantoyuca y Superior
Petrolera.
2010. de Venustiano Carranza.
Reunión Nacional de
Representantes de los Institutos
Consolidación de los
Instituto Tecnológico Tecnológicos de:
Programas en
Superior de Poza Rica Superior de Coatzacoalcos,
Competencias
del 22 al 26 de febrero Minatitlán, Superior de Poza Rica,
Profesionales de la
de 2010. Superior de Tantoyuca y Superior
Carrera de Ingeniería
de Venustiano Carranza.
Petrolera.
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4. 5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO (competencia específica a desarrollar en
el curso)
• Uso de los modelos matemáticos y principios de mecánica de fluidos para operar equipo de
medición de presión y de aforos, así como la utilización de los principios en el cálculo de
perdidas de presión durante el flujo para poder operara o seleccionar equipo de bombeo.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS
• Interpretar derivadas
• Conocer las técnicas de integración
• Conocer y aplicar calculo vectorial
• Aplicar la primera ley de la termodinámica
7.- TEMARIO
Unidad Temas Subtemas
1 Propiedades de los 1.1 Definición de fluido
Fluidos. 1.2 Ley de Newton de la viscosidad
1.3 Viscosidad
1.4 Clasificación de los fluidos
1.5 Tensión interfacial.
1.6 Calores específicos.
1.7 Densidad.
1.8 Peso específica.
1.9 Presión de vapor
1.10 Propiedades y pruebas de los fluidos base
aceite y sintéticos
2 Estática de los Fluidos. 2.1 Propiedades de la presión
2.2 Ecuación fundamental de la hidrostática
2.3 Variación de la presión en el seno de un
fluido en reposo
2.4 Presión absoluta y manométrica.
2.5 Medidores de presión
2.6 Fuerzas sobre superficies( planas y
cóncavas)
2.7 Flotabilidad y estabilidad.
3 Análisis dimensional y 3.1 Análisis dimensional
teoría de modelos. 3.2 Grupos adimensionales
3.3 Teoría de Buckinham
3.4 Semejanza geométrica, cinemática y
dinámica.
4 Hidrodinámica. 4.1 Flujo isotérmico y flujo adiabático
4.2 Ecuación de Bernoulli
4.3 Aplicaciones en sifones, tubos de venturi,
placas de orificios.
4.4 Clasificación de los flujos.
4.4.1Flujo laminar.
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5. 4.4.2 Flujo turbulento.
4.5 Numero de Reynolds
4.6 Coeficiente de fricción.
4.7 Ecuación de Darcy - Weisbach
4.8 Diagrama de Moody y sus ecuaciones
(Nikuradse, Coolebrok, etc.).
4.9 Cálculo de pérdidas en tuberías: primarias y
secundarias.
4.10 Ecuación de Bernoulli modificada
4.11 Perdida de carga por fricción
4.12 Ecuación de Poiseuille
4.13 Flujo en régimen variable
4.14 Inyección polímero entrecruzado
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6. 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas)
• Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas
fuentes.
• Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos de la
asignatura.
• Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio
argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los
estudiantes.
• Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-
deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la
aplicación de conocimientos y la solución de problemas.
• Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para
la experimentación, tales como: observación, identificación manejo, control de
variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.
• Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos,
modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.
• Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científico-tecnológica.
• Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la
asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución.
• Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional.
• Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para
desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante.
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7. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
• Reportes de visitas a industrias.
• Participación activa durante el desarrollo del curso.
• Participación en proyectos de investigación donde se apliquen los conceptos del
curso.
• Problemario asignado.
• Evaluación escrita.
10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Propiedades de los fluidos.
Competencia específica a
Actividades de Aprendizaje
desarrollar
Comprender las propiedades de los • Realizar mediciones de densidad, viscosidad,
fluidos, entender bajo que condiciones peso específico y presión de vapor.
estas varían así como su el • Definir las propiedades de los fluidos.
comportamiento de los fluidos usados
en la industria petrolera.
Unidad 2: Estática de fluidos.
Competencia específica a Actividades de Aprendizaje
desarrollar
Entender que es la presión sus efectos • Realizar prácticas con tubos piezométricos.
sobre los fluidos y sobre los • Realizar mediciones con tubos de bourdón.
recipientes que los contienen, las • Realizar ejercicios de flotación.
propiedades de esta así como los • Calcular la presión sobre compuertas
instrumentos utilizados para medirla, sumergidas.
además se estudiará como se • Realizar cálculos de manómetros
comportan los cuerpos cuando se diferenciales.
encuentran flotando en líquidos.
Unidad 3: Análisis dimensional y teoría de modelos.
Competencia específica a Actividades de Aprendizaje
desarrollar
Entender los parámetros • Modelar el comportamiento del flujo a través de
adimencionales que permiten modelar tuberías.
el comportamiento de los fluidos.
Unidad 4: Hidrodinámica.
Competencia específica a Actividades de Aprendizaje
desarrollar
Entender el comportamiento del flujo • Realizar ejercicios y practicas con tubos de
de fluidos viscosos, así como las venturi, placas de orificios
perdidas por flujo en tuberías y el • Realizar cálculos de perdidas de flujo en
principio de funcionamientos de los sistemas hidráulicos.
medidores de aforo.
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8. 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Yunus, Cengel. Mecánica de fluidos fundamentos y aplicaciones, Editorial McGraw-
Hill, 2006.
2. Frank, White. Mecánica de fluidos, Editorial McGraw-Hill, 2004.
3. Streeter, Victor, Mecánica de fluidos 9/ed, Editorial Mc. Graw Hill, 1999.
4. Mott, Robert. Mecánica de fluidos 6/ed , Editorial Pearson, 2005.
5. Matix, Claudio. Mecánica de fluidos y maquinas hidrulicas, Editorial Harla.
6. Nevers. Mecánica de fluidos para ingenieros químicos, editorial CECSA 2006.
7. Clayton T. Crowe, Donald F. Elger, Barbara C. Williams and John A. Robertson,
“Engineering Fluid Mechanics” Ed. 9th, Edit. John Wiley and Sons, USA, 2009.
12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS
1. Realizar mediciones de densidad, y viscosidad.
2. Realizar mediciones de las fuerzas ejercidas sobre superficies sumergidas,
comprobar la ecuación fundamental de la hidrostática, hacer experimentos de
flotabilidad y estabilidad de cuerpos.
3. Verificar experimentalmente los resultados obtenidos en medidores de aforo.
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