1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Mecnica de Fluidos.

Carrera : Ingeniera Electromecnica

Clave de la asignatura : EME-1020 SATCA1 3 - 1 - 4

2.- PRESENTACIN Caracterizacin de la asignatura.

Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero electromecnico los conocimientos bsicos para el manejo de fluidos, considerando propiedades de fluidos en reposo y movimiento, permitiendo hacer anlisis dimensional y de semejanza en flujos internos y externos, teniendo la capacidad de corregir problemas hidrulicos. La asignatura requiere el apoyo de las materias de esttica, dinmica, clculo vectorial, ecuaciones diferenciales y transformadas de Laplace y a su vez aporta los conocimientos bsicos requeridos en las asignaturas de transferencia de calor, mquinas y equipos trmicos I y II, sistemas y mquinas de fluidos, refrigeracin y aire acondicionado, sistemas hidrulicos y neumticos de potencia y ahorro de energa. En esta asignatura se pretende que los estudiantes desarrollen habilidades para conocer propiedades de los fluidos, analizar sistemas de fluidos en reposo y en movimiento, aplicar anlisis dimensional y semejanza a sistemas hidrulicos, analizar flujo en conductos forzados y resolver problemas hidrulicos tales como cavitacin y golpe de ariete. Intencin didctica.

El temario de esta asignatura se organiza en siete unidades las cuales parten del estudio y conocimiento de las propiedades, leyes y normas que rigen todo sistema para conducir y contener un fluido; los temas centrales son el anlisis de flujo e identificacin y solucin de problemas hidrulicos. Estos temas deben ser tratados bajo un enfoque donde el alumno desarrolle sus habilidades, destrezas y aptitudes, esto es, cada tema debe ser orientado hacia la aplicacin de distintas formas donde el estudiante sepa claramente donde los va a utilizar y darles un uso adecuado en el campo laboral. El profesor deber aplicar las estrategias pertinentes para llevar al alumno a su formacin bajo esta didctica.

1 Sistema de Asignacin y Transferencia de Crditos Acadmicos

En la primera unidad se abordan conceptos fundamentales de fluidos. En la segunda unidad se aborda la ecuacin fundamental de la hidrosttica, fuerzas sobre superficies sumergidas (planas y curvas) y el principio de Arqumedes (flotacin y equilibrio). En la tercera unidad se contempla la conservacin de la masa, ecuacin de cantidad de movimiento para un volumen de control, ecuacin de Bernoulli y su aplicacin en sistemas de tuberas, ecuacin de cantidad de movimiento para un volumen con aceleracin rectilnea (Alabes con aceleracin), nmero de Reynolds, medidores de flujo, tiempo de vaciado de depsitos utilizando volmenes de control y aplicaciones de cantidad de movimiento.

La unidad cuatro contempla el anlisis dimensional de modelos hidrulicos, semejanza geomtrica, cinemtica y dinmica, parmetros adimensionales y teorema de PI de Buckingham. La unidad cinco aborda flujos en tuberas, pruebas en tneles de viento y conductos forzados, prdidas primarias y secundarias en tuberas y tambin el estudio de fuerzas de corte y presin, concepto de capa limite y ecuacin de cantidad de movimiento. La Unidad seis se refiere al anlisis de tuberas en serie, tubera en paralelo y redes hidrulicas. La unidad siete analiza los conceptos de presin mxima y sobrepresin, haciendo nfasis en los problemas de cavitacin, golpe de ariete en los sistemas de tuberas. Al cursar esta asignatura es necesario que las actividades del estudiante sean orientadas a la relacin de la teora con la prctica donde desarrolle sus habilidades, destreza, aptitudes y valores como compromiso de trabajo individual y por equipo que propicien procesos intelectuales tales como: habilidades para trabajar en un ambiente laboral, apreciacin de la diversidad y multiculturalidad, trabajo en equipo, capacidad crtica y autocrtica, habilidades interpersonales, capacidad de trabajar en equipo interdisciplinario, capacidad de comunicarse con profesionales de otras reas y compromiso tico; donde el profesor sea un asesor, gua o instructor de los alumnos a su cargo. El aprendizaje debe ser significativo y

colaborativo donde, para el alumno cada uno de los temas tenga un significado y un por que es necesario estudiarlo dentro de un contexto para su formacin en ingeniera.

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias especficas:

Aplicar los principios de la mecnicade fluidos en el planteamiento yresolucin de problemasrelacionados con el transporte defluidos, empleando losconocimientos terico-prcticos y lautilizacin de herramientascomputacionales

Competencias genricas: Competencias instrumentales

Capacidad de anlisis y sntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales bsicos Conocimientos bsicos de la carrera Comunicacin oral y escrita Conocimiento de una segunda

lengua Manejo de la computadora Gestin de informacin Solucin de problemas Toma de decisiones

Competencias interpersonales

Capacidad crtica y autocrtica. Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales Capacidad de trabajar en equipo.

Interdisciplinario. Capacidad de comunicarse con

profesionales de otras reas. Apreciacin de la diversidad y

multiculturalidad. Habilidad para trabajar en un

ambiente laboral Compromiso tico.

Competencias sistmicas

Los conocimientos en la prctica. Habilidades de investigacin. Adaptarse a nuevas situaciones. Capacidad de generar nuevas ideas. Liderazgo. Conocimiento de la cultura de otros

pases. Trabajar en forma autnoma. Disear y gestionar proyectos. Iniciativa y espritu emprendedor. Preocupacin por la calidad. Bsqueda del logro.

4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de

elaboracin o revisin Participantes Evento

Instituto Tecnolgico Superior de Irapuato del 24 al 28 de agosto de 2009.

Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Apizaco, Centla, Ciudad Jimnez, Ciudad Jurez, Delicias, Huichapan, Irapuato, Jocotitln, La Sierra Norte de Puebla, Lagos de Moreno, Lzaro Crdenas, Lerdo, Libres, Linares, Los Mochis, Minatitln, Occidente del Estado de Hidalgo, Ocotln, Oriente del Estado de Hidalgo, Parral, Puerto Vallarta, Tamazula De Gordiano, Tijuana, Tlalnepantla, Tlaxco, Toluca, Tuxtepec, Xalapa y Zacatecas.

Reunin Nacional de Diseo e Innovacin Curricular para el Desarrollo y Formacin de Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniera Electromecnica.

Desarrollo de Programas en Competencias Profesionales por los Institutos Tecnolgicos del 1 de septiembre al 15 de diciembre de 2009.

Academias de Ingeniera Electromecnica de los Institutos Tecnolgicos de: Aqu va los tec

Elaboracin del programa de estudio propuesto en la Reunin Nacional de Diseo Curricular de la Carrera de Ingeniera Electromecnica.

Instituto Tecnolgico de Mexicali del 25 al 29 de enero del 2010.

Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Apizaco, Centla, Ciudad Jimnez, Ciudad Jurez, Huichapan, Irapuato, Jocotitln, La Sierra Norte de Puebla, Lagos de Moreno, Lzaro Crdenas, Lerdo, Libres, Los Mochis, Mexicali, Minatitln, Occidente del Estado de Hidalgo, Ocotln, Oriente del Estado de Hidalgo, Parral, Puerto Vallarta, Tamazula de Gordiano, Tlaxco, Toluca, Tuxtepec, Xalapa y Zacatecas.

Reunin Nacional de Consolidacin de los Programas en Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniera Electromecnica.

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Aplicar los principios de la mecnica de fluidos en el planteamiento y resolucin de problemas relacionados con el transporte de fluidos, empleando los conocimientos terico-prcticos y la utilizacin de herramientas computacionales. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Analizar equilibrio de partculas. Analizar cinemtica de partculas. Analizar cintica de partculas. Calcular Trabajo y energa. Aplicar herramientas matemticas para analizar modelos hidrulicos. Manejar software para anlisis y seleccin de elementos y sistemas

hidrulicos.

7.- TEMARIO

Unidad Temas Subtemas

1 Conceptos fundamentales y propiedades de fluidos

1.1Conceptos de fluidos 1.2 Densidad 1.3 Peso Especifico 1.4 Volumen Especfico 1.5 Gravedad especifica 1.6 Viscosidad absoluta y 1.7 viscosidad cinemtica 1.8 Fluido newtoniano y no newtoniano 1.9 Modelo volumtrico 1.10 Tensin superficial. 1.11 Presin 1.12 Flujo

2 Hidrosttica 2.1 Ecuacin fundamental de la hidrosttica. Fuerzas sobre superficies sumergidas (planas y curvas). 2.3 Principio de Arqumedes (flotacin y equilibrio)

3 Hidrodinmica

3.1 Conservacin de la masa 3.2 Ecuacin de cantidad de movimiento para

un volumen de control. 3.3 Ecuacin de Bernoulli. 3.4 Ecuacin de cantidad de movimiento para un volumen con aceleracin rectilnea (labes con aceleracin)

3.5 Nmero de Reynolds (concepto de flujo laminar y turbulento) 3.6 Medidores de flujo: Venturi, tubo de Pitot, tubo de Prandtl, placa de orificio. 3.7 Tiempo de vaciado de depsitos, utilizando volumenes de control (conservacin de la masa) 3.8 Aplicacin de la ecuacin de Bernoulli en sistemas de t Tuberas (aplicaciones de cantidad de movimiento).

4 Anlisis dimensional y semejanza

4.1 Definicin de anlisis dimensional, modelos hidrulicos. 4.2 Semejanza geomtrica, cinemtica y dinmica. 4.3 Parmetros adimensionales. 4.4 Teorema de PI de Buckingham.

5 Anlisis de flujo

5.1 Flujos en tubos. 5.2 Pruebas en tneles de viento y de agua. 5.3 Perdidas primarias y secundarias en

tuberas. 5.4 Fuerzas de corte y de presin 5.5 Concepto de capa limite, ecuacin de

cantidad de movimiento aplicada a la capa limite.

6 Introduccin al flujo en tuberas

6.1 Tubera en serie. 6.2 Tubera en paralelo. 6.3 Redes de tuberas.

7 Cavitacin y golpe de ariete

7.1Explicacin del golpe de ariete 7.2 Formulas de presin mxima y sobrepresin. 7.3 Control del golpe de ariete. 7.4 Explicacin de la cavitacin 7.5 Descripcin de la cavitacin 7.6 Control de la cavitacin.

8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS Propiciar las actividades en pequeos grupos o equipos de trabajo

entre cuatro y seis personas con el fin de intercambiar conocimientos, experiencias, ideas, opiniones y conocimientos con el objeto de resolver un problema, tomar decisiones, buscar datos o simplemente adquirir conocimientos aprovechando los aportes de los participantes. Ejemplo: elaborar por equipo un resumen mediante un mapa mental o conceptual y exponer al grupo las propiedades de los fluidos.

Propiciar en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de induccin-deduccin y anlisis-sntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigacin, la aplicacin de conocimientos y la seleccin de problemas.

Sugerir estrategias de trabajo para el estudio de casos donde el profesor otorga a los alumnos un documento que contenga toda la informacin relativa a un caso, con el objeto de realizar un minucioso anlisis y conclusiones significativas del mismo.

Fomentar la lectura de documentos relacionados con el tema a los alumnos, con el objetivo de profundizar en las partes relevantes del tema o documento en las que el profesor deber hacer comentarios al respecto y resolver problemas prcticos similares a los del campo laboral en conjunto con los alumnos y estos ltimos debern hacer serie de ejercicios similares propuestos por el profesor con un enfoque referido al campo laboral y desarrollar tecnologa.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicacin de los conceptos, modelos y metodologas que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura, esto puede lograrse a travs de lluvia de ideas dando como norma, de que no existen respuestas buenas ni malas, sino que es importante la aportacin de las mismas. En esta caso es darle confianza al grupo, aunque en algunos momentos pueda creerse que son ideas fuera de contexto.

Relacionar los contenidos de la asignatura a travs de visitas de estudio a empresas con giro relacionado con la asignatura y dar solucin a problemas propios del campo ocupacional.

Llevar a cabo cada una de las prcticas de laboratorio propuestas en el temario.

Propiciar actividades de bsqueda, seleccin y anlisis de informacin en distintas fuentes.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de los contenidos de la asignatura.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicacin, el intercambio argumentado de ideas, la reflexin, la integracin y la colaboracin de y entre los estudiantes.

Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de induccin-deduccin y anlisis-sntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigacin, la aplicacin de conocimientos y la solucin de problemas.

Llevar a cabo actividades prcticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentacin, tales como: observacin, identificacin manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hiptesis, de trabajo en equipo.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicacin de los conceptos, modelos y metodologas que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.

Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminologa cientfico-tecnolgica.

Proponer problemas que permitan al estudiante la integracin de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su anlisis y solucin.

Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; as como con las prcticas de una ingeniera con enfoque sustentable.

Observar y analizar fenmenos y problemticas propias del campo ocupacional.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las dems del plan de estudios para desarrollar una visin interdisciplinaria en el estudiante.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN

La evaluacin debe ser objetiva, metdica, continua, formativa y sumaria por lo que se debe considerar el desempeo en cada una de las actividades de aprendizaje, es decir real, sin perjuicios o tendencias que puedan distorsionarla, basada en modelos o mtodos ampliamente experimentados y probados en su efectividad, considerando en su anlisis la mayor cantidad de variables, para que la interpretacin sea correcta. La evaluacin puede realizarse al inicio, en medio, al final o incluso mucho despus de algn proceso o actividad que se emprenda. Hacer especial nfasis en: Evaluacin Diagnstica: realizar una evaluacin escrita al inicio del proceso

de enseanza-aprendizaje, nos permite verificar el verdadero nivel de conocimiento de los participantes con relacin al tema a tratar. Bajo esta evaluacin y con sus resultados, nos permite detectar el nivel real de un alumno o de un grupo sujeto a un proceso educativo o de enseanza, independientemente del currculo acadmico que posea. Tambin podemos determinar caractersticas de conocimiento a cerca del tema en cuestin, que puedan obstaculizar el proceso normal de aprendizaje de los alumnos.

Evaluacin Formativa: realizar evaluaciones escritas durante el proceso de enseanza-aprendizaje, para detectar deficiencias o desviaciones en los objetivos de aprendizaje, se detectan tambin debilidades y errores durante el proceso educativo, bajo esta evaluacin podremos: Retroalimentar al alumno con relacin al proceso de enseanza, para que se detecten y corrijan los aspectos a mejorar de ambos. Que el profesor sepa la situacin grupal e individual de sus participantes, para decidir caminos tendientes a mejorar el proceso, detectando aspectos no desarrollados con precisin que puedan afectarlo.

Evaluacin Sumaria: Evaluar al final del proceso de enseanza-aprendizaje se verificar que los alumnos hayan alcanzado los objetivos del curso establecidos en el programa de estudio. la funcin principal de esta evaluacin es mostrar al alumno su nivel o grado de conocimiento con relacin a un tema, por lo tanto este tipo de evaluacin debe ser individualizada.

Reportes escritos de las conclusiones obtenidas de prcticas de laboratorio, visitas industriales, investigaciones, tareas, serie de ejercicios, exposicin de temas, etc.

Participacin. Asistencias.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad 1: Conceptos fundamentales y propiedades de fluidos Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Aplicar los conceptos fundamentales y propiedades de los fluidos para el anlisis de sistemas hidrulicos.

Definir e investigar los siguientes conceptos densidad, peso y volumen especifico, viscosidad, tensin superficial, presin, viscosidad y los conceptos de fluido newtoniano, no newtoniano y modelo volumtrico.

Discutir en grupo sobre las propiedades de los fluidos tanto gases como lquidos y sus principales aplicaciones.

Analizar el comportamiento de los fluidos debido al cambio de presin.

Observar y analizar fenmenos y problemticas propias del la aplicacin de los fluidos

Elaborar la prctica de laboratorio, identificando cada uno de las propiedades de los fluidos como la densidad, peso especifico, viscosidad etc. adems haciendo su reporte de investigacin adicional al caso.

Explicar en equipos pequeos de alumnos por medio de mapas mentales o conceptuales o diapositivas las principales propiedades de los fluidos.

Unidad 2: Hidrosttica. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer y explicar los principios bsicos de la hidrosttica para aplicarlos en la solucin de problemas en donde se involucren fluidos en reposo.

Analizar en grupo el concepto de la hidrosttica, obteniendo una definicin en base a los distintos autores y fuentes de informacin as como la deduccin de la frmula general.

En equipos resolver problemas de aplicacin de la hidrosttica.

Hacer un resumen para visualizar la deduccin de la ecuacin fundamental de la hidrosttica.

Elaborar una investigacin bibliogrfica sobre las fuerzas que se ejercen en superficies sumergidas y elaborar problemas para su mejor comprensin.

Realizar una exposicin sobre el principio de Arqumedes y resolver problemas.

Realizar prcticas donde se analice y determine el efecto de la presin sobre diferentes tipos de superficie.

Unidad 3: Hidrodinmica. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Definir y aplicar las leyes de la hidrodinmica en la solucin de problemas de transporte de fluidos.

Investigar en diversas fuentes la deduccin de las ecuaciones de energa para el anlisis de un volumen de control.

Aplicar la ecuacin de Bernoulli en el anlisis de un volumen de control.

Hacer exposicin grupal donde se deduzca el concepto del nmero de Reynolds para la determinacin de tipos de flujos y su aplicacin en la solucin de problemas.

Realizar prcticas en un banco hidrulico donde obtenga mediciones en los diferentes tipos de elementos usados para flujo volumtrico en conductos: Venturi, tubo de pitot, tubo de prandtl, placa de orificio.

Realizar prcticas en un banco hidrulico para determinar el tiempo de vaciado en diferentes tipos de orificios y recipientes.

Elaborar por equipos prcticas de laboratorio donde se aplique la ecuacin de Bernoulli en sistemas de tuberas.

Unidad 4: Anlisis dimensional y semejanza. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Aplicar el anlisis dimensional y semejanza para la solucin de problemas reales hidrulicos.

Elaborar un resumen donde, describa el anlisis dimensional aplicado a los modelos hidrulicos.

Exponer y discutir una investigacin bibliogrfica en donde desarrolle el anlisis de semejanza geomtrica, cinemtica y dinmica.

Realizar una exposicin grupal donde explique el teorema pi de Buckingham

y su aplicacin. Realizar prcticas en el laboratorio

para analizar el comportamiento de prototipos de acuerdo al anlisis dimensional.

Resolver problemas propuestos por el docente donde aplique el anlisis dimensional y de semejanza.

Unidad 5: Anlisis de flujo. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Analizar el comportamiento del flujo en los diferentes tipos de tubera para determinar prdidas primarias y secundarias contemplando tambin casos de flujos externos

Realizar un trabajo para determinar el comportamiento de los flujos en tuberas de acuerdo al acabado y material del tubo, y discutirlo en grupo.

Realizar pruebas para evaluar comportamiento de elementos aerodinmicos en los tneles de viento y de agua.

Determinar las prdidas de energa primaria y secundaria en los conductos forzados.

Elaborar un resumen detallado sobre las fuerzas de corte y presin en flujos.

Desarrollar un mapa conceptual de capa lmite en fluidos viscosos y no viscosos, y hacer aplicaciones de la capa limite.

Analizar la aplicacin y manejo de los flujos externos, comentado y discutiendo en mesa redonda los integrantes del grupo, obteniendo diversas conclusiones.

Analizar y comprender el uso y manejo de diferentes casos de los flujos externos, como son: alerones, perfiles aerodinmicos y otros dispositivos. Mediante visitas industriales, prcticas de laboratorio, material audiovisual, software de simulacin etc.

Dar solucin a problemas relacionados con flujos externos propuestos por el docente.

Unidad 6: Introduccin al flujo en tuberas. Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Analizar y desarrollar problemas de redes de tuberas en serie y en paralelo y su aplicacin en los sistemas hidrulicos.

Interpretar y aplicar tablas de equivalencias para determinar perdidas locales.

Determinacin de prdidas por friccin, tomando en consideracin: material, acabado, estado del conducto.

Analizar sistemas de tuberas en serie, paralelo y redes, complementado con prcticas de laboratorio, visitas industriales, audiovisuales y paquetes computacionales de simulacin.

Dar solucin a problemas asignados por el docente para el clculo de sistemas de tuberas en serie, paralelo y redes.

Unidad 7: Cavitacin y golpe de ariete Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Analizar y proponer soluciones a los problemas de cavitacin y golpe de ariete que se presentan en un sistema hidrulico.

Identificar, comprender el problema de cavitacin, que se presenta en un sistema hidrulico haciendo propuestas de solucin, apoyndose en exposiciones, prcticas de laboratorio, visitas industriales, equipos de simulacin y ctalos de fabricantes.

Identificar, comprender el problema del golpe de ariete, que se presenta en un sistema hidrulico haciendo propuestas de solucin, apoyndose en exposiciones, prcticas de laboratorio, visitas industriales, equipos de simulacin y ctalos de fabricantes.

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11.- FUENTES DE INFORMACIN 1. L. Streeter, Vctor. Mecnica de Fluidos. Editorial Mc Graw Hill. 2. Munson Young. Fundamentos de Mecnica de Fluidos. Editorial Noriega

Limusa. 3. Fernndez. Introduccin a la Mecnica de Fluidos. Editorial Alfa Omega. 4. Mott, Robert L. Mecnica de Fluidos. Editorial Prentice Hall. 5. Joseph B. Franzini. Mecnica de Fluidos con Aplicacin en Ingeniera.

Editorial Mc Graw Hill. 6. Fay James A. Mecnica de Fluidos. Editorial CECSA. 7. Mataix, Claudio. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. Editorial Harla. 8. Kuszczewski, Antoni. Redes Industriales de Tuberas, Bombas para Agua,

Ventiladores y Compresores. Editorial Reverte Ediciones.

12.- PRCTICAS PROPUESTAS

1. Determinacin de la viscosidad de fluidos aplicando diferentes dispositivos de medicin.

2. Determinacin de la densidad de un fluido. 3. Determinar tensin superficial. 4. Practicas de cuerpos flotantes y sumergidos 5. Medicin de presin utilizando diferentes instrumentos de medicin. 6. Medicin de presin hidrosttica y dinmica haciendo uso de diversos

instrumentos. 7. Verificacin de la ecuacin de Bernoulli, se propone utilizar el banco hidrulico

para determinar perdidas por friccin. 8. Mediciones de gasto de un fluido, tanto lquidos como gases. 9. Clculo del tiempo de vaciado de un tanque con diferentes tipos de orificio de

salidas. 10. Determinacin del flujo laminar, transitorio o turbulento de un fluido en una

tubera. 11. Determinacin de prdidas por friccin y locales en un sistema hidrulico (en

serie y paralelo). 12. Anlisis del problema de cavitacin y proponer soluciones. 13. Anlisis del problema de golpe de ariete y propuesta de soluciones.