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Mecánica de fluidos i
- 1. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Mecánica ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I SEMESTRE: Quinto OBJETIVO GENERAL: El alumno resolverá problemas de la mecánica de fluidos en hidrostática e hidrodinámica con el fin de aplicarlos en semestres posteriores al diseño de dispositivos hidráulicos. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Propiedades de los fluidos. II. Estática de los fluidos. III. Análisis dimensional. Modelos hidráulicos. Similitud. IV. Conceptos y ecuaciones fundamentales del movimiento de los fluidos. METODOLOGÍA: Búsqueda de información por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejercicios en el aula. Trabajos extra clase. Realización de Prácticas de laboratorio. Uso de recursos audiovisuales (videos, video proyector y proyector de acetatos). EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes departamentales; cuyo valor representa el 70% de la calificación final; y el 30 % restante será evaluado con los reportes de las prácticas del laboratorio, participaciones y trabajos. BIBLIOGRAFÍA: Brucer R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi; Fundamentos de Mecánica de Fluidos, Editorial Limusa, S A. de CV. ISBN 968-18-5042-4 México, 2000, 338 pp. Alexander J. Smits, Mecánica de Fluidos, Alfa Omega Grupo Editor, 2ª Edición, México, 2003, 560 pp. Robert L. Mott, Applied Fluid Mechanics, Prentice Hall, 5ª Edition, USA, 2000, 456 pp. Ronald V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica McGraw-Hill, México, 1994, 245 pp.
- 2. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería Mecánica OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academias de Hidráulica e Ingeniería Hidráulica DEPARTAMENTO: ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I SEMESTRE: Quinto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: Agosto 2005. TIPO DE ASIGNATURA: Teorico-práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 HORAS/TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Hidráulica e Ingeniería Hidráulica REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de ESIME Azcapotzalco y Culhuacan APROBADO POR: Consejos Técnicos Consultivos Escolares de ESIME Azcapotzalco y Culhuacan. Ing. Jorge Gómez Villarreal e Ing. Ernesto Mercado Escutia AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
- 3. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE HOJA: 2 DE 8 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA El estudio del comportamiento de los fluidos, la conversión de energía y muchos otros aspectos del mundo físico serán objeto de las actividades principales del Ingeniero Mecánico, con la expansión industrial de nuestro País en materia tecnológica y científica, las perspectivas laborales del egresado se amplían ya que cada vez se requiere del personal con una preparación más sólida y eficiente para los campos de energía y proceso. La formación profesional del Ingeniero Mecánico requiere del conocimiento y manejo adecuado de los fluidos, las propiedades de los mismos y su comportamiento bajo diferentes condiciones; razón por la cual la materia de Mecánica de Fluidos I forma parte del plan de estudios. Está asignatura requiere de los conocimientos previos de fundamentos de álgebra, calculo diferencial e integral, estática y dinámica. Así mismo Mecánica de Fluidos I es la base para el estudio de Mecánica de Fluidos II, Máquinas hidráulicas y algunas optativas como: Bombas Hidráulicas, Plantas de bombeo, Neumática Industrial OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno resolverá problemas de la Mecánica de fluidos en hidrostática e hidrodinámica con el fin de aplicarlos en semestres posteriores al diseño de dispositivos hidráulicos.
- 4. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 3 DE 8 No. UNIDAD: I NOMBRE: Propiedades de los Fluidos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá las características, propiedades y especificaciones de los fluidos empleados en la industria y resolverá problemas referentes a los mismos. HORASNo. TEMA T E M A S T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.4.7 1.5 1.6 1.7 Introducción Definición y clasificación de la mecánica de Fluidos Concepto de fluido. Medio continúo Propiedades fundamentales de los fluidos Densidad Densidad relativa Peso específico Volumen específico Viscosidad absoluta o dinámica Viscosidad cinemática Tensión superficial Presión Presión de vapor y su importancia en Ingeniería Módulo de elasticidad volumétrico y compresibilidad Sub total 1.0 1.0 1.0 10.0 3.0 2.0 2.0 20.0 3.0 3.0 6.0 10 10.0 1B 1B 3B 1B, 5C 1B 2B 2B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información bibliográfica sobre las características de los fluidos y su empleo. Exposiciones grupales e individuales con el uso de recursos audiovisuales sobre el manejo industrial de los fluidos. Técnicas grupales para la solución de ejercicios en el aula. Trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad y hasta el tema 2.5 de la unida II, serán evaluados en el primer examen departamental. Los ejercicios realizados en clase y extra clase, así como las exposiciones de temas se tomarán en cuenta en la calificación. Reporte de prácticas de laboratorio grupales.
- 5. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 4 DE 8 No. UNIDAD: II NOMBRE: Estática de los Fluidos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno solucionará problemas hidrostáticos de superficies sumergidas en líquidos en reposo y los aplicará a dispositivos hidráulicos. HORASNo. TEMA T E M A S T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Introducción Ecuación fundamental de la hidrostática Propiedades de la presión en los fluidos Aplicación de la ecuación fundamental con manómetros Principio de Arquímedes (leyes de flotación) Principio de Pascal ( Prensa hidráulica) Fuerzas sobre superficies planas y superficies curvas sumergidas en fluidos incompresibles en reposo Empuje y flotación Equilibrio relativo Sub total 1.0 2.0 2.0 5.0 1.5 1.5 7.0 4.0 2.0 26.0 6.0 6.0 3.0 15.0 15.0 15.0 3B 3B 4B 5C 5C 8C 3B 4B 3B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre la hidrostática y sus leyes. Exposiciones grupales e individuales sobre el uso de las superficies sumergidas en líquidos en reposo. Integración de equipos para la solución en clase de ejercicios de diferentes tipos de superficies. Trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de la unidad I y hasta el tema 2.5de la unidad II, serán evaluados en el primer examen departamental. A partir del tema de 2.6 hasta el 3.6 de la unidad III, serán evaluados en el segundo examen departamental. La solución de ejercicios realizados en clase y extra clase, exposiciones de temas en forma grupal e individual, así como el reporte de prácticas de laboratorio se tomarán en cuenta en la calificación.
- 6. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 5 DE 8 No. UNIDAD: III NOMBRE: Análisis Dimensional. Modelos Hidráulicos. Similitud OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá modelos matemáticos de maquinaria hidráulica, a partir del análisis dimensional. HORASNo. TEMA T E M A S T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Introducción Importancia del análisis dimensional en el diseño de maquinaria hidráulica Homogeneidad dimensional Teorema de Buckingham Los números hidráulicos: Reynolds; Froude; Euler Conceptos de semejanza aplicado a modelos Parámetros y prototipos. Sub total 1.0 2.0 2.0 3.0 4.0 1.5 1.5 15 3.0 3.0 20 20 4B 5C 3B 8C 3B 5C 4B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre el análisis dimensional y los modelos hidráulicos. Exposiciones grupales e individuales sobre el análisis dimensional y los modelos hidráulicos. Técnicas grupales para la solución en clase de ejercicios de análisis dimensional. Trabajos extra clase. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad III hasta el tema 3.4 y la unidad II a partir del tema 2.6 serán evaluados en el segundo examen departamental. Los contenidos de la unidad III a partir del tema 3.5 y la unidad IV serán evaluados en el tercer examen departamental. Los ejercicios resueltos, las exposiciones de temas, así como la entrega de reportes de prácticas se tomarán en cuenta para la calificación.
- 7. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 6 DE 8 No. UNIDAD: IV NOMBRE: Conceptos y Ecuaciones Fundamentales del Movimiento de los Fluidos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá problemas referentes los instrumentos de medición de flujo más comúnmente empleados en la industria, aplicando diversas ecuaciones. HORASNo. TEMA T E M A S T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 Introducción Definición y clasificación de los flujos. Tubo de corriente Línea de corriente Volumen de control Ecuaciones fundamentales en forma integral para un volumen de control Ecuación de continuidad Ecuación general de Bernoulli Interpretación de la ecuación de Bernoulli Aplicación de la ecuación de Bernoulli. Sub Total 1.0 5.0 5.0 1.0 8.0 20 3.0 3.0 10 10 1B 3B 5C y 8C 3B 2B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información sobre la hidrodinámica y sus leyes. Integración de grupos para la realización en clase de ejercicios, aplicando los diferentes tipos de ecuaciones del movimiento de los fluidos. Trabajos extra clase sobre la dinámica de los fluidos y sus características. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad y la III a partir del tema 3.5, serán evaluados en el tercer examen departamental. Los ejercicios realizados y el reporte de prácticas de laboratorio se tomarán en cuenta en la calificación.
- 8. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 7 DE 8 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 3 4 5 6 7 Densidad. Viscosidad. Manometría. Superficies sumergidas. Empuje y flotación. Número de Reynolds. Continuidad. I I II II II III IV 3.0 3.0 6.0 6.0 3.0 3.0 3.0 Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Ingeniería Hidráulica. (Estas se realizarán de acuerdo a las posibilidades de cada ECU)
- 9. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I CLAVE: HOJA: 8 DE 8 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 2 3 I, II II, III III, IV Examen departamental de la unidad I y hasta el tema 2.5 de la unidad II 70% Los trabajos y participaciones 10% Reporte de prácticas de laboratorio 20% Examen departamental unidad II del tema 2.6 hasta la unidad III tema 3.4 70% Los trabajos y participaciones 10% Reporte de prácticas de laboratorio 20% Examen departamental de la unidad III tema 3.5 hasta la unidad IV, 70% Los trabajos y participaciones 10% Reporte de prácticas de laboratorio 20% La evaluación del curso es el promedio de las tres calificaciones anteriores. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X X X X X X X X X Robert L. Mott, Applied Fluid Mechanics, Prentice Hall, 5ª Edition, USA, 2000, 456 pp. Brucer R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi; Fundamentos de Mecánica de Fluidos, Editorial Limusa, S A. de CV. ISBN 968-18-5042-4 México, 2000, 338 pp. Alexander J. Smits, Mecánica de Fluidos, Alfa Omega Grupo Editor, 2ª Edición, México, 2003, 560 pp. Ronald V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica McGraw-Hill, México, 1994, 245 pp. Víctor L. Streeeter, B. Wylie, Mecánica de los fluidos, McGraw Hill, 9ª. Edición, México, 2000, 96-225 pp. J. A. Roberson, C. T. Roberson C.T. Crowe. Mecánica de Fluidos, McGraw-Hill, 2ª Edición, México, 1991, 54-186 pp. Frank Kreith, Fluid Mechanics, CRC Press, 1ª Edition, U.S.A., 2000, 428 pp. Irving Shames, Fluid Mechanics, McGraw Hill, 4ª Edition, USA, 2003, 535 pp. Bonifacio Fernández, Introducción a la Mecánica de Fluidos, Alfa Omega Grupo Editor, 2ª Edición, México, 1999, 26-89 pp.
- 10. I N ST I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Azcapotzalco y Culhuacan CARRERA: Ingeniería Mecánica SEMESTRE Quinto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Hidráulica e Ingeniería Hidráulica ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniería Mecánica o Maestría en Fluidos 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno resolverá problemas de la mecánica de fluidos en hidrostática e hidrodinámica con el fin de aplicarlos en semestres posteriores al diseño de dispositivos hidráulicos. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Propios de la asignatura Experiencia industrial Haber impartido clases Formación pedagógica Dominio de la asignatura. Manejo de grupos. Comunicación (transmisión del conocimiento). Capacidad de análisis y síntesis. Motivador. Manejo de material didáctico. Creatividad. Tener vocación por la docencia. Honestidad. Ética profesional. Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto (buena relación alumno – profesor). Tolerancia. Responsabilidad científica. Espíritu de colaboración. Superación docente y profesional. Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ _________________________ __________________________ ________________________ ING. FIDENCIO BURGOS ZAZUETA M en C RICARDO CORTEZ OLIVERA ING. JORGE GÓMEZ VILLARREAL ING. ROBERTO FLORES RENTERÍA M en C ALBERTO PAZ GUTIERREZ ING. ERNESTO MERCADO ESCUTIA PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LOS PLANTES FECHA: Octubre 2004.