Fluidos 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

SILABO DE MECANICA DE FLUIDOS III. IDENTIFICACIN

1.1. Experiencia Curricular: MECANICA DE FLUIDOS II1.2. Facultad: FACULTAD DE INGENIERIA1.3. Para estudiantes de la carrera: INGENIERIA MECANICA

1.3.1. Sede: Trujillo1.4. Calendario Acadmico: 2015-I1.5. Ao/Ciclo Acadmico: 71.6. Cdigo de curso: 15281.7. Seccin: A1.8. Creditos: 41.9. Nmero de Rotaciones, veces que se desarrolla la experiencia curricular en el ao/ciclo acadmico: 11.10. Duracin por vez de rotacin (Nro. de Semanas/Das): 161.11. Extensin horaria:

1.11.1. Total de horas semanales: 6- Horas Teora: 3- Horas Prctica: 3

1.11.2. Total de Horas Ao/Semestre: 1021.12. Organizacin del tiempo Anual/Semestral:

Tipo Total Unidad Semana/DaActividades Hs I II III Aplazado

- Sesiones Tericas 48 15 18 15 ---- Sesiones Prcticas 39 12 15 12 ---- Sesiones de Evaluacin 15 3 3 3 6

Total Horas 102 --- --- --- ---1.13. Prerrequisitos:

- Cursos: - TERMODINAMICA II

- MECANICA DE FLUIDOS I- Creditos: No necesarios

1.14. Docente(s): 1.14.1. Coordinador(es):

Descripcin Nombre Profesin EmailCoordinador General PINEDO LUJAN, CESAR

FERNANDOIngeniero Mecanico [email protected]

II. FUNDAMENTACIN Y DESCRIPCINMecnica de Fluidos II, es la continuacin de un curso de formacin acadmico profesional en Ingeniera,como es la Mecnica de Fluidos como ciencia del estudio de los fluidos, est basada en una adecuadacomplementacin entre teora y experimentacin o simulacin.El desarrollo del curso de Mecnica de fluidos II, abarca el estudio analtico mediante ecuacionesdiferenciales de los fluidos incompresibles convencionales, los modelos de flujo potencial y de capa lmite;fundamentos de aerodinmica y de la dinmica de gases concluyendo con una introduccin al estudio delflujo turbulento, para luego en base a la sntesis de la caracterizacin y modelamiento del sistemafluido-alrededores, satisfacer necesidades primordiales y promover la interpretacin de la fenomenologa yel desarrollo de tecnologas. En este curso se estudia la interaccin de los fluidos compresibles e incompresibles con sus alrededores,mediante mtodos de anlisis como son el mtodo analtico o diferencial bajo herramientascomputacionales e informticas (dinmica de fluidos computacional) y los mtodos experimentales o desemejanza.Los principios y mtodos de la mecnica de Fludos presentan muchas aplicaciones tecnolgicas como:transporte de fluidos, generacin de energa, control ambiental, etc. La comprensin y aprendizaje ptimo del curso permitir al alumno desenvolverse de manera eficiente enlos cursos de turbomquinas y mquinas de expulsin, motores de combustin interna, centrales de energay transferencia de calor. As la Mecnica de Fludos no es un tema de inters puramente acadmico, se tratade un campo con una importancia y aplicacin sumamente extensa tanto en nuestras experiencias cotidianascomo desde el punto de vista de la tecnologa moderna, que exige al mbito industrial optimizar susprocesos a travs de paquetes informticos basados en modelos o soluciones numricas como la Dinmicade Fluidos Computacional DFC que proporciona tecnologas para un eficiente control del comportamientodel sistema fludico.

III. APRENDIZAJES ESPERADOSCompetencia Integrada

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Conoce, comprende y aplica los conceptos y ecuaciones de la Mecnica de fluidos descrita anteriormente,para analizar las mquinas hidrulicas y trmicas, fenmenos fluidodinmicos segn criterios deoptimizacin y eficiencia en el diseo energtico desarrollando metodologas confiables de anlisis y diseoy a la vez valorar la importancia de conocer las ecuaciones gobernantes y nuevas tcnicas de solucin deflujos en su campo profesional.Conceptual.Conoce conceptos y deduce modelos matemticos as como maneja tablas y resultados experimentales paraanalizar y evaluar los parmetros de diseo y funcionamiento de sistemas fluidodinmicos como gases enmotores de combustin interna, aire en compresores, vapor y gases en turbinas a vapor y a gas, refrigerantesen sistemas de refrigeracin y aire acondicionado y sus efectos sobre la performance del sistemafluidodinmico.Procedimental.Describe, analiza y aplica tcnicas y/o metodologas de anlisis diferencial y simulacin, representacin yevaluacin de los efectos de la interaccin fluido slido en la obtencin de una funcionalidad especfica deldiseo fluidodinmico del sistema.Actitudinal.Muestra inters e iniciativa de mejoramiento y optimizacin, mostrndose reflexivo y crtico frente aaportes e implicancias del avance cientfico-tecnolgico como la DFC en la Ingeniera Mecnica conmodelos de anlisis de flujo ideal y real, flujo compresible y flujo turbulento.

IV. PROGRAMACIN4.1. UNIDAD 1

4.1.1. Denominacin: TEORIA DE LA CAPA LMITE Y DEL FLUJO POTENCIAL4.1.2. Inicio: 2015-04-06 Termino: 2015-05-08 Nmero de Semanas/Das: 54.1.3. Objetivos de Aprendizaje

Capacidades:a)Diferencia e interpreta las caractersticas que definen un flujo externo incompresibleyestacionario.b)Comprende, analiza y aplica criterios de evaluacin de la resistencia y sustentacin demaneraanaltica diferencial y por mtodos experimentales.c)Comprende, analiza y aplica criterios de evaluacin energtica para el estudio de lossistemasmecnicos aerodinmicos. d)Comprende, analiza y aplica criterios de anlisis de flujos mediante las teoras de flujopotencialal caso de flujos incompresibles, planos y estacionarios.e)Comprende, analiza y aplica criterios de anlisis de flujos mediante las teoras de la capalmiteal caso de flujos incompresibles, planos y estacionarios.Actitudes:a)Despierta la creatividad e imaginacin en el empleo de metodologas de anlisis yevaluacinfluidodinmica de mquinas y dispositivos trmicos.b)Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupoydirigencial. c)Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informticas como herramientaspararealizar clculos y su representacin. d)Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecucin delasactividades planteadas y aceptando responsabilidades.e)Manifiesta inters por profundizar en el diseo de modelos matemticos y software de clculoyauditoria fluidodinmica.

4.1.4. Desarrollo de la Enseanza-Aprendizaje: Semana/D

aActividades y Contenidos

Semana/Da 1Inicio: 2015-04-06Termino: 2015-04-10

Analisis dimensional y SimilitudTeorema de BuckinghamGrupos Adimensionales en Mecanica de FluidosSemejanza


Flujo Viscoso,Teora del Flujo Potencial, Dinmica del flujo no viscoso e irrotacional. Potencial develocidades y funcin de lneas de corriente.

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Mtodos para resolver problemas de flujo potencial. Mtodo de singularidades. Mtodo de variablescomplejas. Superposicin de flujos simples. Mtodos numricos de diferencias finitas para el clculode flujos potenciales. Aplicaciones de DFC al anlisis de flujos externos usando software por MEF.Fuerzas sobre los cuerpos: resistencia y sustentacin. Coeficientes de resistencia y sustentacin.Resistencia a altos y bajos nmeros de Reynolds.


Teora de la Capa Lmite. Capa Lmite Laminar. Determinacin cualitativa de la capa lmite.Ecuaciones diferenciales de anlisis de la capa lmite. Ecuacin integral del momentum lineal.Trabajos prcticos.


Capa lmite sobre placas planas. Capa lmite laminar y turbulenta. Anlisis de separacin.PRIMER EXAMEN PARCIAL.

4.1.5. Evaluacin del Aprendizaje: Semana/D

aTcnica/Instrumento

Semana/Da 1Inicio: 2015-04-06Termino:2015-04-10

Dominio temtico - Manejo de contenidos / Prueba de desarrolloEjecucin de procesos / Gua de observacinDesarrollo de habilidades sociales / Lista de cotejos









4.2. UNIDAD 24.2.1. Denominacin: ANALISIS DE FLUJOS COMPRESIBLES4.2.2. Inicio: 2015-05-11 Termino: 2015-06-19 Nmero de Semanas/Das: 64.2.3. Objetivos de Aprendizaje

Capacidades:a)Comprende, analiza y aplica criterios termodinmicos para el estudio de los flujoscompresibles.b)Diferencia y determina las propiedades de los flujos compresibles.c)Conoce, comprende y analiza las perturbaciones u ondas en los fluidos compresibles.d)Conoce, comprende y analiza las diferencias de los flujos subsnicos y supersnicos.e)Conoce, comprende y analiza las consideraciones de un flujo compresible isoentrpico.

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f)Comprende y aplica los criterios de anlisis de flujos compresibles internos yexternosconsiderando las prdidas energticas del medio y del propio fluido.Actitudes:a)Despierta la creatividad e imaginacin en el empleo de metodologas de anlisis yevaluacinfluidodinmica de flujos compresibles.b)Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupoydirigencial. c)Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informticas como herramientaspararealizar clculos y simulacin de flujos compresibles internos y externos. d)Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecucin delasactividades planteadas y aceptando responsabilidades.e)Manifiesta inters por profundizar en el diseo de modelos matemticos y software de clculoysimulacin fluidodinmica.




Flujo compresible. Conceptos termodinmicos influyentes. Propiedades de estancamiento o deremanso. Propiedades de los flujos compresibles.


Ondas en los fluidos compresibles. Velocidad de onda. Velocidad del sonido y nmero de Mach


Flujos subsnicos y supersnicos. Ondas de choque.


Curvas experimentales de ondas de choque. Flujo isoentrpico y la ecuacin de Bernoulli.


Flujo interno unidimensional en conductos de rea variable. Flujo en toberas convergentes ydivergentes. Flujo con friccin en conductos de rea constante.


Efectos de la compresibilidad en el flujo externo. Tratamiento de mezclas de flujos compresibles. SEGUNDO EXAMEN PARCIAL.


aTcnica/Instrumento



Semana/D

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Dominio temtico - Manejo de contenidos / Prueba de desarrollo


a 7Inicio: 2015-05-18Termino:2015-05-22

Ejecucin de procesos / Gua de observacinDesarrollo de habilidades sociales / Lista de cotejos









4.3. UNIDAD 34.3.1. Denominacin: DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL y ANALISIS DEFLUJOTURBULENTO4.3.2. Inicio: 2015-06-22 Termino: 2015-07-24 Nmero de Semanas/Das: 54.3.3. Objetivos de Aprendizaje

Capacidades:a)Conoce, diferencia y analiza los diferentes mtodos de solucin numrica a problemas deflujoincompresible, compresible, estacionario y transitorio bidimensional.b)Comprende, analiza y aplica criterios de evaluacin computacional y de convergencia delosresultados de la solucin numrica de las ecuaciones diferenciales gobernantes del problemafluidodinmico.c)Comprende, analiza y aplica criterios de modelamiento y simulacin de flujos turbulentosenconductos externos incompresibles.Actitudes:a)Despierta la creatividad e imaginacin en el empleo de metodologas de anlisis yevaluacinfluidodinmica de flujos turbulentos aplicando mtodos computacionales.b)Respeta, reflexiona y critica ideas ajenas producidas y se enmarca en el trabajo de grupoydirigencial. c)Reconoce y valora la utilidad de software e interfaces informticas como herramientaspararealizar clculos y simulacin de flujos incompresibles turbulentos internos y externos. d)Trabaja en forma individual y grupal participando activamente en la ejecucin delasactividades planteadas y aceptando responsabilidades.e)Manifiesta inters por profundizar en el diseo de modelos matemticos y software de clculoysimulacin fluidodinmica




Ecuaciones diferenciales parciales lineales y no lineales.Ecuaciones diferenciales parciales de segundo orden. Ecuaciones elpticas, ecuaciones parablicas,ecuaciones hiperblicas. Sistemas de ecuaciones diferenciales parciales de primer y segundo orden.Condiciones de frontera y condiciones iniciales

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Formulaciones en diferencias finitas. Representacin escalar de las ecuaciones de Navier Stokes.Algoritmos numricos.


Tcnicas de generacin de dominios computacionales. Aplicaciones en flujos incompresibles.Simulacin usando software MEF.


Modelamiento de flujos viscosos y turbulentos. Modelos algebraicos. Condiciones de conservacinpara el chorro y la estela. Leyes de evolucin.


Capa de mezcla. Lmites de la zona de turbulencia libre. Origen en las soluciones de semejanza.Energa cintica turbulenta. TERCER EXAMEN PARCIAL.


aTcnica/Instrumento











4.4. APLAZADO Semana/Da Tcnica/Instrumento

Semana/Da 17 Examen de Aplazado, evaluaciones pertimentesdel curso.

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V. NORMAS DE EVALUACINBase Legal: Reglamento de Normas Generales de Evaluacin del Aprendizaje de los Estudiantes dePregrado de la Universidad Nacional de Trujillo.Ttulo II: Rgimen de Evaluacin Ordinaria. Capitulo III: De la Aprobacin de la Asignatura.Art. 21: Son requisitos para la aprobacin de una asignatura:(a) Tener una asistencia no menor del 70% a las diferentes actividades programadas en la asignatura. (b)Obtener una anota promocional aprobatoria al promediar las notas alcanzadas en las evaluaciones parciales.(c) Cumplir con los requisitos especficos de evaluacin y aprobacin de la asignatura consignados en elslabo, de acuerdo a las normas establecidas en cada Facultad.Art.22: El estudiante que hubiese rezagado una evaluacin parcial deber rendirla antes de la evaluacin dela ltima parte, unidad o mdulo. Si en esta oportunidad tampoco se presentase, el profesor le asignara lanota mnima de CERO (0). Si se trata de la evaluacin de la ultima unidad, el profesor le conceder oportunidad, a peticin delestudiante y solo si el promedio de todas las unidades anteriores es igual o mayor a OCHO (8). Esto se hardentro de los plazos aprobados para la entrega de las Pre actas.Art.23: Los estudiantes que registren mas del 30% de inasistencias, sern considerados comoINHABILITADOS en la asignatura, situacin que se considera como matricula utilizada.PROCESO DE EVALUACINUNIDAD EVALUACION PESOPRIMERA, SEGUNDA Y TERCERA Prcticas calificadas (PC) 1 Informes y trabajos prcticos (I) 1 Examen Parcial (EP) 2Para cada unidad:PU = (PC + I + 2*EP)/4LA NOTA PROMOCIONAL SE OBTENDR DE:NF = (PUI + PUII + PUIII) / 3NP >= 10,5 es nota aprobatoria.La asistencia es obligatoria, el 30% de inasistencias inhabilita al alumno del curso y de su evaluacin.Aprueba la asignatura con la nota promedio final igual o mayor que 10,5.Los alumnos desaprobados tienen derecho a un Examen de Aplazados (EA) de toda la asignatura, lacuales independiente de la nota promedio final, si su nota promocional es mayor o igual a 08 (ocho).Las tcnicas e instrumentos a considerar que nos permitan conocer el nivel de aprendizaje del alumno sernaplicadas durante el desarrollo del curso y son:Trabajo en equipo:-Participa con inters en trabajos grupales. (25%) -Comparte sus experiencias con facilidad. (25%)-Respeta las opiniones de sus compaeros. (12.5%)-Ayuda a los compaeros que lo necesitan, se comunica fcilmente, mostrando influencia sobre ellosyempata. (25%)-Acepta decisiones tomadas colectivamente. (12.5%) Participacin en clase:-Participar en dinmicas de clase. (50%)-Plantea interrogantes o dudas. (25%)-Presenta alternativas para solucionar problemas. (25%) Aprehensin de conocimientos:-Es asequible a sugerencias del profesor. (10%)-Dominio de temas. (25%)-Comprensin y desenvolvimiento en el procedimiento de diseo. (40%) - Cumplimiento en lapresentacin de sus productos. (25%) Desarrollo personal y profesional:-Es respetuoso con todo el personal a su alrededor. (30%)-Es limpio, ordenado y responsable. (30%)-Muestra actitudes de inters y tica profesional. (40%)

VI. CONSEJERA/ORIENTACINPropsitos: Orientar y aconsejar a los estudiantes para que tengan un ptimo desarrollo acadmico ypersonal.Estrategias de Prestacin del servicio: La interrelacin personal entre consejero y aconsejado debe estarenmarcado en un clima de comprensin, tolerancia, respeto y aceptacin incondicional.Da: ViernesLugar: Aula disponible Horario: De 9 a.m. a 11 a.m.

VII. BIBLIOGRAFA1 Gerhart; P. Y Otros; Mecnica de Fluidos. 2da Edicin, Addison-Wessley Iberoamericana, EstadosUnidos. 1995.2 Shames, Irving H.; Mecnica de Fluidos, 4ta Edicin. Mc Graw Hill, Santa Fe de Bogot. Colombia.1995.3 White, Frank M.; Mecnica de Fluidos, 1era Edicin, Mc Graw Hill, Mxico, 1993.

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4 Crespo Martnez A., Mecnica de Fluidos, 1ra edicin, Editorial Thomson. Espaa. 2008. ISBN:978-84-9732-292-8.5 Dayli J., Harleman D. Dinmica de los fluidos con aplicaciones en Ingeniera. Editorial Trillas. Mxico.1975.6 Pope Stephen. Turbulent Flows. Cambridge University Press. United Kingdom. 2003.7 Hoffman K., Chiang S. Computational Fluid Dynamics T. I, II, III. Cuarta edicin. Editorial EngineeringEducation System. USA. 2000.8 Zucchi G., Separatas de Mecnica de Fluidos y Termodinmica. UNT. 1988.9 Zucker R.D. Fundamentos de dinmica de gases. Editorial John Wiley & Sons, INC. Estados Unidos deAmrica. 200210 Cebeci T et. al. Dinmica de fluidos computacional para Ingenieros. Editorial Horizonts publishing.California USA 2005.11 Schlichting H. Boundary Layer Theory. Fourth Edition. McGraw Hill. United States of America.1990.7.12 Grundmann R. Introduction to Three Dimensional Boundary Layers. Chapter 1. ComputationalMethods in Viscous Aerodynamics. Edit by J.F.S. Murthy and C.A. Brebbia. Elsevier. Amsterdam. 1990.13 Cuvelier, C et.al Finite Element Methods and Navier-Stokes Equations. D. Reidel PublishingCo.Holland. 1988

El presente Silabo de la Experiencia Curricular "MECANICA DE FLUIDOS II", ha sido Visado por elDirector de la ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA, quien daconformidad al silabo registrado por el docente PINEDO LUJAN, CESAR FERNANDO que fue designado porel jefe del DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MECANICA Y ENERGIA.

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