Mecánica de Fluidos

SECUENCIA DIDÁCTICA

Nombre de curso: Mecánica de Fluidos Clave de curso: FIS1103B11

Antecedente: Cálculo Diferencial e Integral Clave de antecedente: MAT0101A11

Módulo III

Competencia de Módulo:

Desarrollar la habilidad de clasificar yacimientos minerales, realizar levantamientos topográficos subterráneos, identificar y clasificar rocas y minerales mediante el uso del microscopio; calcular productividad y seleccionar la maquinaria requerida para la explotación minera; realizar la preparación y el análisis químico de minerales e interpretación de los resultados; desarrollar la habilidad para el manejo del valor del dinero a través del tiempo y aplicar los métodos de evaluación económica más utilizados.

Competencia de curso:

Resolver problemas relacionados con el diseño y selección de sistemas de tuberías y bombas, para la conducción de cualquier fluido, aplicando el teorema de Bernoulli y considerando las

propiedades de los fluidos asociadas con su movimiento y su interacción con el medio de conducción.

Elementos de competencia:

1. Determinar la presión en cualquier punto en el interior de un fluido en reposo, considerando sus propiedades generales y los principios sobre presión hidrostática. 2. Caracterizar el movimiento de fluidos en conductos sometidos a presión, en orificios y en tubos, considerando la ecuación de continuidad, el teorema de Bernoulli y las propiedades

generales de los fluidos. 3. Caracterizar el movimiento de un fluido a través de tuberías y bombas en sistemas que lo descargan libremente desde un depósito y en sistemas que lo mueven entre dos depósitos, en

cualquier caso a través de una tubería o de tuberías conectadas en serie; considerando la ecuación de continuidad, el teorema de Bernoulli, fórmulas empíricas como las de Darcy-Weisbach, Manning y Hazen-Wiliams; nomogramas que las involucran, pérdidas de energía; menores o locales y por conducción, y las propiedades generales de los fluidos.

Perfil del docente:

Maestría en Ciencias o afín que contemple una preparación sólida en hidráulica en la formación de sus egresados. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo, con una actitud de cambio a las innovaciones pedagógicas. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.

Elaboró: Jesús Enrique Cruz Terán, P. E. Ingeniero en Geociencias Diciembre 2008

Autorizó:

Actualizó: Jesús Enrique Cruz Terán, P. E. Ingeniero en Geociencias Febrero 2013

Autorizó: Marzo 2013

Elemento de competencia:

1. Determinar la presión en cualquier punto en el interior de un fluido en reposo, considerando sus propiedades generales y los principios sobre presión hidrostática.

Fase Contenido Estrategias de

formación

Actividades con tiempos de dedicación (T.D)

Actividades supervisadas (T.D) Actividades Independientes (T.D)

Determinar las propiedades de los fluidos.

Unidades fundamentales y derivadas bajo los siguientes sistemas de unidades:

- Internacional o MKS - CGS - Técnico - Inglés o

Gravitacional. Concepto de fluido. Incompresibilidad de los fluidos considerados en este curso. Propiedades de los fluidos:

- Densidad absoluta o específica

- Peso específico - Densidad relativa - Viscosidad

dinámica - Viscosidad

cinemática Relación entre densidad específica o absoluta y peso específico. Coeficiente de viscosidad dinámica. Coeficiente de viscosidad cinemática. Fluidos Newtonianos VS fluidos no newtonianos.

Exposición de los estudiantes. Investigación documental y discusión guiada del tema. Trabajo colaborativo.

Exposición sobre los sistemas de unidades. Utilizando diferentes textos sobre la materia, realizar una búsqueda para definir cada una de las propiedades de los fluidos consideradas, establecer sus unidades en los diferentes sistemas y destacar la relación entre ellas. Este trabajo se puede realizar de forma individual o en equipo. Solución en equipo de problemas que involucran a las diferentes propiedades de los fluidos en los que además se requiera la conversión de unidades de un sistema a otro, de los sistemas considerados.

1 h 1 h

2 h

Búsqueda sobre los diferentes SISTEMAS DE UNIDADES que se utilizan en la actualidad, sobre sus magnitudes y unidades fundamentales y derivadas. Este trabajo se puede realizar en equipo o de forma individual, recurriendo a la bibliografía sugerida, a INTERNET y a libros electrónicos. Solución individual de problemas.

2 h

2 h

Determinar la presión relativa y absoluta en el interior de un fluido en reposo.

Conceptos de presión media y presión en un punto en el interior de un fluido en reposo. Presión atmosférica local vs presión atmosférica normal (ambas absolutas o barométricas). Presión barométrica o absoluta VS presión manométrica o relativa. Presión manométrica relativa, positiva y negativa (o cantidad de vacío). Variación de la presión con la profundidad. Carga de columna de presión de un fluido determinado.

Exposición de alumnos y debate dirigido. Asignación de tareas y trabajo colaborativo.

Exposición grupal sobre los conceptos de: - Presión media - Presión en un punto - Presión relativa - Presión absoluta

A partir de la comprensión del concepto de presión aplicado a un fluido en reposo, resolver problemas de forma individual o en equipo para determinar presiones a diferentes profundidades de un fluido, manométricas y absolutas, y su expresión como carga de columna de un fluido determinado.

1 h

2 h

Investigación documental para definir los conceptos de presión media y presión en un punto y presión relativa (o manométrica) y presión absoluta (o barométrica) y su diferencia. Este trabajo se puede realizar en equipo o de forma individual, recurriendo a la bibliografía sugerida, a INTERNET y a libros electrónicos. Solución individual de problemas.

2 h

2 h

Determinar la presión a partir de lecturas barométricas y manométricas.

Presión de saturación de vapor. Características de un barómetro y tipo de presión que mide. Características de un manómetro abierto y diferencial y tipo de presión que miden. Nivelación barométrica.

Investigación documental y trabajo colaborativo Asignación de tareas y trabajo colaborativo. Examen.

Utilizando diferentes textos sobre la materia establecer con toda claridad las características y diferencias entre un barómetro y un manómetro y para este último entre uno abierto y uno diferencial. Trabajo que se puede realizar en equipo o de forma individual. Resolver problemas en los que se calcule:

- Presiones barométricas a partir de la altura que un fluido determinado alcanza en un barómetro.

- La elevación entre dos puntos a partir de las lecturas barométricas de presión en esos puntos.

- La presión en un punto determinado de un recipiente o tubo, sometidos a presión por un fluido, a partir de las lecturas de carga del fluido, o de varios, en un manómetro abierto.

- La diferencia de presión entre dos puntos de un recipiente o tubo, a partir de un manómetro diferencial.

La tarea anterior se puede realizar de

1 h

4 h

2 h

Solución individual de problemas.

Integración del portafolio de evidencias.

3 h

3 h

forma individual o en equipo. Se realizará un examen escrito como un elemento más para verificar el logro del elemento de competencia.

Atributos genéricos Valores y actitudes Evaluación

Trabajo en equipo. Resolución de problemas. Capacidad analítica. Capacidad de gestión de la información.

Puntualidad Responsabilidad Honestidad Respeto Iniciativa Perseverancia

Evidencias de la competencia

Propiedades de los fluidos: - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Presión relativa y absoluta: - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Barómetros y manómetros: - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Examen.

Aspectos afectivo-emocionales

Materiales didácticos de apoyo Puntualidad en la hora de entrada a clases y en el cumplimiento de las actividades. Asistencia a clases. Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas (supervisadas e independientes). Productos elaborados con profesionalismo, con respeto a los derechos de autor y con compromiso ético en su desarrollo. Participación comprometida y de propuesta en las discusiones acerca de la temática, en exposiciones, etc. Respeto entre compañeros en situaciones propiciadas por el propio proceso de aprendizaje.

Internet Libros electrónicos Calculadora electrónica

Portafolio del estudiante

Evidencias de la competencia Índice de contenido Secuencia didáctica Introducción Semblanza del alumno Expectativas del curso Conclusión Calidad en la presentación del documento. Es importante aclarar que para que el alumno tenga derecho a la evaluación sumativa final deberá cumplir con no menos del 80% de asistencia a lo largo del curso.

Fuentes de Información

BÁSICA 1. Mott, Robert L. (1996). Mecánica de Fluidos Aplicada. México: Prentice-Hall Hispanoamericana. 2. Halliday, David, Resnick, Robert, Walker, Jearl (2007). Fundamentos de Física (volumen 1). México: Grupo Editorial Patria. 3. Tippens, Paul E. (2001). Física Conceptos y Aplicaciones. México: McGraw Hill. 4. Giancoli, Douglas C. (1997). Física Principios con Aplicaciones. México: Prentice Hall. 5. Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D., Freedman, Roger A. (2004). Física Universitaria. México: Pearson Addison Wesley. 6. King, Horace W., Wisler, Chester O., Woodburn, James G. (1980). Hidráulica. México: Trillas.

COMPLEMENTARIA 1. Bertin, John J. (1987). Mecánica de Fluidos para Ingenieros. México: Prentice Hall. 2. Roberson, John A. (1985). Mecánica de Fluidos. México: Interamericana. 3. White, Frank M. (1984). Mecánica de Fluidos. México: McGraw Hill. 4. Mataix, Claudio (1982). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México: HARLA. 5. Simon, Andrew L. (1983). Hidráulica Básica. México: Limusa. 6. Silvestre, Paschoal (1983). Fundamentos de Hidráulica General. México: Limusa.


2. Caracterizar el movimiento de fluidos en conductos sometidos a presión, en orificios y en tubos, considerando la ecuación de continuidad, el teorema de Bernoulli y las propiedades

generales de los fluidos.


formación



Establecer los principios fundamentales en el movimiento de los fluidos.

Línea de trayectoria. Tubo de corriente. Descarga o gasto o velocidad de flujo. Flujo estacionario o permanente y no estacionario o no permanente. Flujo continuo. Ecuación de continuidad. Energía cinética. Energía potencial de elevación y de presión. Energía mecánica total. Pérdidas de energía. Teorema de Bernoulli. Medidor de Venturi. Tobera o chiflón. Tubo de Pitot.

Investigación documental, trabajo colaborativo y exposición de alumnos. Debate dirigido. Asignación de tareas y trabajo colaborativo.

Exposición grupal sobre la investigación realizada acerca de los conceptos:

- Gasto o descarga. - Flujo estacionario o permanente. - Flujo continuo.

En una lluvia de ideas los alumnos recordarán y definirán los conceptos de Energía Cinética, Energía Potencial y Energía Mecánica Total. Resolver problemas, sobre aplicaciones diversas, en los que se involucre la utilización de la ecuación de continuidad, la ecuación de Bernoulli (en sistemas no conservativos de la energía), destacándose la aplicación de esta última en problemas incluyen:

- Medidores de Ventura - Toberas o Chiflones - Tubo de Pitot

1h

1 h

4 h

Búsqueda para definir conceptos tales como gasto o descarga, flujo estacionario o permanente y flujo continuo; remarcando la diferencia entre los dos últimos. También se deberán diferenciar cualitativamente el flujo laminar y el turbulento. Este trabajo se puede realizar en equipo o de forma individual, recurriendo a la bibliografía sugerida, a INTERNET y a libros electrónicos. Solución individual o en equipo de problemas diversos.

1 h

4 h

Caracterizar el flujo en

orificios.

Concepto hidráulico de orificio. Velocidad media teórica. Coeficiente de velocidad. Velocidad media real. Coeficiente de contracción. Coeficiente de descarga del orificio. Orificio vertical y orificio horizontal bajo un régimen de carga constante. Descarga a través de un orificio bajo un régimen de carga constante con velocidad de acercamiento al orificio despreciable. Descarga a través de un

Investigación documental, trabajo colaborativo y exposición de alumnos. Asignación de tareas y trabajo colaborativo.

Exposición de los resultados de la

búsqueda sobre orificios:

Aplicación. Formas más utilizadas. Velocidad de acercamiento al orificio despreciable. Velocidad de acercamiento al orificio significativa. Resolver problemas en los que se

involucran orificios, para los que es posible

determinar:

- Carga productora de flujo por el orificio.

- Velocidad media teórica. - Velocidad media real. - Gasto o Descarga al atravesar el

1 h

2 h

Los alumnos realizarán una búsqueda sobre el concepto de orificio en hidráulica, su aplicación y las formas más utilizadas, distinguirán orificios en los que la velocidad de acercamiento al mismo es despreciable de aquellos en los que no lo es. Este trabajo se puede realizar en equipo o de forma individual, recurriendo a la bibliografía sugerida, a INTERNET y más específicamente a libros electrónicos. Solución individual o en equipo de problemas.

1 h

2 h

orificio bajo un régimen de carga constante con velocidad de acercamiento al orificio no despreciable. Pérdidas de energía al atravesar el chorro un orificio. Orificios sumergidos.

chorro el orificio. - Pérdidas de energía al atravesar

el chorro el orificio, tanto en función de la carga productora de flujo como en función de la energía disponible una vez que el chorro atraviesa el orificio.

- Coeficiente de velocidad. - Coeficiente de contracción. - Coeficiente de descarga.

Caracterizar el flujo en tubos cortos normales.

Concepto de tubo. Velocidad media teórica. Coeficiente de velocidad. Velocidad media real Pérdida de carga en un tubo corto normal en función de la carga de velocidad a la salida. Coeficiente de descarga del tubo corto normal. Descarga a través de un tubo corto normal. Chiflones o toberas. Tubos sumergidos.

Investigación documental, trabajo colaborativo y exposición de alumnos. Asignación de tareas. Examen.

Exposición de los resultados de la búsqueda sobre tubos. Resolver problemas en los que se involucran tubos. Se realizará un examen escrito como un elemento más para verificar el logro del elemento de competencia.

1 h

1 h

3 h

Los alumnos realizarán una búsqueda sobre el concepto de tubo en hidráulica y su aplicación. Este trabajo se puede realizar en equipo o de forma individual, recurriendo a la bibliografía sugerida, a INTERNET y más específicamente a libros electrónicos. Solución individual o en equipo de problemas. Integración del portafolio de evidencias.

1 h

1 h

3 h





Principios fundamentales en el movimiento de los fluidos: - Resultado de búsqueda realizada - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo

Flujo en orificios: - Resultado de búsqueda realizada - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo

Flujo en tubos: - Resultado de búsqueda realizada - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo

Examen


Materiales didácticos de apoyo Puntualidad en la hora de entrada a clases y en el cumplimiento de las actividades. Asistencia a clases.Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas (supervisadas e independientes). - Productos elaborados con profesionalismo, con respeto a los derechos de autor y con compromiso ético en su desarrollo. - Participación comprometida y de propuesta en las discusiones acerca de la temática, en exposiciones, etc. - Respeto entre compañeros en situaciones propiciadas por el propio proceso de aprendizaje.





BÁSICA 1. Mott, Robert L. (1996). Mecánica de Fluidos Aplicada. México: Prentice-Hall Hispanoamericana. 2. Halliday, David, Resnick, Robert, Walker, Jearl (2007). Fundamentos de Física (volumen 1). México: Grupo Editorial Patria. 3. Tippens, Paul E. (2001). Física Conceptos y Aplicaciones. México: McGraw Hill. 4. Giancoli, Douglas C. (1997). Física Principios con Aplicaciones. México: Prentice Hall. 5. Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D., Freedman, Roger A. (2004). Física Universitaria. México: Pearson Addison Wesley. 6. King, Horace W., Wisler, Chester O., Woodburn, James G. (1980). Hidráulica. México: Trillas. COMPLEMENTARIA: 1. Bertin, John J. (1987). Mecánica de Fluidos para Ingenieros. México: Prentice Hall. 2. Roberson, John A. (1985). Mecánica de Fluidos. México: Interamericana. 3. White, Frank M. (1984). Mecánica de Fluidos. México: McGraw Hill. 4. Mataix, Claudio (1982). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México: HARLA. 5. Simon, Andrew L. (1983). Hidráulica Básica. México: Limusa. 6. Silvestre, Paschoal (1983). Fundamentos de Hidráulica General. México: Limusa.


3. Caracterizar el movimiento de un fluido a través de tuberías y bombas en sistemas que lo descargan libremente desde un depósito y en sistemas que lo mueven entre dos depósitos, en cualquier caso a través de una tubería o de tuberías conectadas en serie; considerando la ecuación de continuidad, el teorema de Bernoulli, fórmulas empíricas como las de Darcy-weisbach, Manning y Hazen-Wiliams; nomogramas que las involucran, pérdidas de energía; menores o locales y por conducción, y las propiedades generales de los fluidos.


formación



Aplicar la fórmula de Darcy-Weisbach en la caracterización del flujo laminar o turbulento de cualquier fluido en tuberías que trabajan totalmente llenas.

Concepto de tubería. Tuberías trabajando totalmente llenas VS tuberías trabajando parcialmente llenas. Flujo laminar VS flujo turbulento, experimento de Sir Osborne Reynolds. Número de Reynolds, criterio cuantitativo para establecer si un flujo es laminar o turbulento. Distribución de velocidades en una sección transversal de una tubería bajo régimen de flujo laminar. Distribución de velocidades en una sección transversal de una tubería bajo régimen de flujo turbulento. Razón de la velocidad media a la velocidad máxima en una tubería en función del Número de Reynolds. Cálculo de las pérdidas de carga por conducción mediante la fórmula de DARCY-WEISBACH y bajo flujo turbulento de agua.

Investigación documental, trabajo colaborativo y exposición de alumnos. Interacción alumnos-maestro. Asignación de tareas

Explicación de los alumnos ante el grupo sobre los resultados de su búsqueda acerca de:

- Concepto de tubería. - Tubería parcialmente llena VS

totalmente llena. - Experimento de Reynolds. - Criterio cuantitativo para

distinguir flujo laminar de turbulento.

Solución de problemas relacionados con el flujo turbulento de agua a través de tuberías (para determinar: velocidad, descarga, diámetro de conducto, presión, etc.) calculando las pérdidas de energía mediante la fórmula de DARCY-WEISBACH. Realizar una caracterización racional (matemática) del flujo laminar para establecer:

- Una ecuación que permita observar la variación de la velocidad a lo largo de una sección transversal del conducto.

- En las circunstancias del punto anterior (velocidad variando en la sección), el cálculo de la descarga o gasto.

- La ley de Hagen-Poseuille para el cálculo de las pérdidas.

- El valor del coeficiente de fricción en la fórmula de DARCY-WEISBACH.

1 h

2 h

2 h

Búsqueda en la que: - Se defina el concepto de

tubería, se establezca la diferencia entre tubería trabajando parcialmente llena contra tubería totalmente llena.

- Se dé una explicación al experimento realizado por Sir Osborne Reynolds para distinguir cuantitativamente al flujo laminar del turbulento mediante el NÚMERO DE REYNOLDS.

El trabajo anterior se puede realizar de forma individual o grupal. Realizar una investigación acerca del régimen de flujo turbulento, en tuberías trabajando totalmente llenas, en la que se precise:

- Cuándo se considera que la tubería es hidráulicamente lisa y qué condiciones producen esto.

- Qué significa que la turbulencia este plenamente desarrollada y qué es lo que la produce.

- Qué condiciones producen que el flujo se de en la zona de transición y que la caracteriza.

El trabajo anterior se puede realizar de forma individual o grupal, utilizando la bibliografía sugerida, en internet y / o en libros electrónicos. Solución individual o en equipo de problemas diversos.

1 h

2 h

3 h

Establecimiento racional o matemático en el flujo laminar de cualquier fluido de:

- La velocidad a cualquier distancia del eje de la tubería.

- La descarga que atraviesa por una sección de la tubería.

- Las pérdidas de carga mediante la fórmula de DARCY-WEISBACH, considerando el coeficiente de fricción que corresponde.

- La velocidad máxima del flujo, en una sección, en función de la velocidad media del flujo.

En el régimen de flujo turbulento:

- Altura promedio de las protuberancias de la pared interna de tuberías de diferentes materiales.

- Aspereza relativa y su recíproco.

- Que la velocidad máxima del flujo en una sección resulta ser igual a dos veces la velocidad media del flujo.

Exposición ante el grupo de los resultados de la investigación sobre el régimen de flujo turbulento y lo que condiciona que el flujo se produzca a través de:

- Tubería hidráulicamente lisa. - La Zona de transición. - Tubería con turbulencia

plenamente desarrollada. Solución de problemas relacionados con el flujo laminar o turbulento de cualquier fluido a través de tuberías (para determinar: velocidad, descarga, diámetro de conducto, presión, etc.) calculando las pérdidas de energía mediante la fórmula de DARCY-WEISBACH, haciendo uso del DIAGRAMA DE MOODY para conocer el coeficiente de fricción o determinándolo a través de fórmulas empíricas como las propuestas por PRANDTL Y VON KARMAN y COLEBROOKE Y WHITE.

1 h

3 h

- Tuberías hidráulicamente lisas y fórmula empírica, desarrollada por Prandtl y Von Karman, para establecer el coeficiente de fricción que corresponde en la fórmula de DARCY- WEISBACH.

- Tuberías con turbulencia plenamente desarrollada y fórmula empírica, propuesta por Prandtl y Von Karman, para establecer el coeficiente de fricción que corresponde en la fórmula de DARCY-WEISBACH.

- Tuberías en la zona de transición entre tubería hidráulicamente lisa y tubería con turbulencia plenamente desarrollada y fórmula empírica, propuesta por Colebrooke y White, para establecer el coeficiente de

fricción en la fórmula de DARCY-WEISBACH.

- Fórmula empírica propuesta por Rouse que permite establecer si el flujo es bajo turbulencia plenamente desarrollada.

Diagrama de Moody.

Aplicar las fórmulas de Mannig y Hazen Williams en la caracterización del régimen turbulento de agua en tuberías que trabajan totalmente llenas.

Perímetro Mojado y Radio Hidráulico. Gradiente Hidráulico y Gradiente de Energía. Pendiente Hidráulica de la tubería. Fórmula Básica para la pérdida de carga en el flujo en tuberías. Fórmula Básica para el cálculo de la velocidad en función del diámetro del conducto y de la pendiente hidráulica. Fórmula Básica para el cálculo de la velocidad en función del radio hidráulico del conducto y de la pendiente hidráulica de la tubería. Fórmula de Chezy. Fórmula de Manning. Fórmula de Hazen-Williams. Nomogramas de las dos fórmulas anteriores.

Investigación documental, trabajo colaborativo y exposición de alumnos. Asignación de tareas y trabajo colaborativo.

Explicación de los alumnos ante el grupo sobre los resultados de su búsqueda acerca de los siguientes conceptos:

- Perímetro mojado. - Radio Hidráulico. - Gradiente hidráulico. - Gradiente de energía. - Pendiente hidráulica.

Se resolverán problemas que tienen que ver con el flujo turbulento de agua, utilizando las fórmulas de Manning y Hazen-Williams para determinar diferentes características hidráulicas tales como: velocidad del flujo, descarga o gasto, diámetro del conducto, pérdidas de energía, etc.

1 h

2 h

Se realizará una búsqueda para establecer la definición de conceptos tales como:

- Perímetro mojado. - Radio Hidráulico. - Gradiente hidráulico. - Gradiente de energía. - Pendiente hidráulica.


1 h

2 h

Caracterizar el flujo de fluidos que se descargan desde un depósito a la atmósfera o de un depósito a otro mediante una tubería o tuberías conectadas en serie.

Pérdidas de carga menores o locales: - Por contracción. - Por ensanchamiento. - Por cambio de dirección. - Por presencia de válvula. Ecuación de la carga total (H) productora de flujo para un depósito que descarga a la atmosfera, mediante una tubería o varias tuberías conectadas en serie. Ecuación de la carga total (H) productora de flujo para mover un fluido de un depósito a otro, mediante una tubería o varias tuberías conectadas en serie. En tuberías conectando dos depósitos y conectadas en serie se tienen dos problemas:

- Se conocen la longitud de todas las tuberías, todos los diámetros y la descarga a través de las tuberías, se desconocen las pérdidas.

- Se conocen la longitud de todas las tuberías, todos los diámetros y la carga productora de flujo (H), se desconoce la descarga; se

Asignación de tareas y trabajo colaborativo. Interacción alumnos-maestro. Examen.

Explicación de los alumnos ante el grupo sobre los resultados de su búsqueda acerca de todo lo que tiene que ver con pérdidas menores o locales. A partir de la ecuación de Bernoulli, y considerando pérdidas por conducción y menores, escribir una ecuación para la carga productora de flujo en un depósito que descarga un fluido a la atmósfera a través de una tubería o de varias conectadas en serie. A partir de la ecuación de Bernoulli, y considerando pérdidas por conducción y menores, escribir una ecuación para la carga productora de flujo de un depósito a otro a través de una tubería o de varias conectadas en serie. Se resolverán problemas en lo que involucra a un depósito descargando a la atmósfera, a través de una tubería o tuberías conectadas en serie, para determinar diferentes características hidráulicas tales como: velocidad del flujo, descarga o gasto, diámetro del conducto, pérdidas de energía, etc. Se resolverán problemas en lo que involucra a la descarga de un depósito a otro, a través de una tubería o tuberías conectadas en serie, para determinar diferentes características hidráulicas tales como: velocidad del flujo, descarga o gasto, diámetro del conducto, pérdidas de energía, etc. Se realizará un examen escrito como un elemento más para verificar el logro del elemento de competencia.

1 h

1 h

1 h

3 h

4 h

3 h

Se realizará una búsqueda para explicar: - En función de qué se calculan

todo tipo de pérdidas menores o locales (contracción, ensanchamiento, cambio de dirección y presencia de válvula).

- Si solo se ubica en la fuente de la pérdida o tiene algún otro efecto.

- Qué relación guardan con la pérdida por conducción.

- Cómo determinar los coeficientes requeridos en cada tipo de pérdida (contracción, ensanchamiento, cambio de dirección y presencia de válvula).

- Bajo qué circunstancias se consideran y bajo cuáles no.


2 h

3 h

determinará por dos métodos: Diámetro Equivalente o por Longitud Equivalente.

Seleccionar el equipo de bombeo

Tipos de bombas. Bombas cinéticas. Bombas centrífugas. Leyes de afinidad para bombas centrífugas. Datos de los fabricantes de bombas centrífugas

- Efecto del tamaño del impulsor.

- Efecto de velocidad.

- Potencia requerida.

- Eficiencia. - Cabeza de

succión neta positiva requerida.

- Gráfica del funcionamiento. compuesto.

El punto de operación de una bomba.

- Bombas que operan en paralelo.

- Bombas operadas en serie.

- Bombas multietapa.

Cabeza de succión neta positiva.

Investigación documental, Trabajo colaborativo Exposición de alumnos Asignación de tareas

Exposición de los resultados de la búsqueda sobre clasificación de equipos de bombeo. Exposición de los resultados de la búsqueda acerca de las curvas de funcionamiento de una bomba centrífuga. Se resolverán diversos problemas relacionado con la selección bombas centrífugas, trabajo que se realizará en equipo.

1 h

1 h

4 h

Búsqueda de clasificación de los diferentes tipos de bombas, de acuerdo a su funcionamiento y utilización, que existen en el mercado. El trabajo anterior se puede realizar de forma individual o grupal, utilizando la bibliografía sugerida, en internet y / o en libros electrónicos. Búsqueda para establecer en qué consisten las curvas del funcionamiento de una bomba centrífuga y su relación.

- Cabeza total - Eficiencia. - Potencia al freno.

El trabajo anterior se puede realizar de forma individual o grupal, utilizando la bibliografía sugerida, en internet y / o en libros electrónicos. Solución individual o en equipo de problemas diversos. Integración del portafolio de evidencias.

2 h

2 h

4 h

3 h





Flujo laminar y turbulento ( DARCY-WEISBACH ): - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Flujo turbulento de agua ( MANNING Y HAZEN-WILLIAMS ): - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Flujo desde un deposito a la atmósfera o entre dos depósitos mediante una tubería o tuberías conectadas en serie: - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Selección de equipo de bombeo: - Resultado de búsqueda realizada. - Ejercicios y problemas realizados en forma individual o en equipo en el salón de clase. - Ejercicios y problemas realizados de tarea en forma individual o en equipo.

Examen.


Materiales didácticos de apoyo Puntualidad en la hora de entrada a clases y en el cumplimiento de las actividades. Asistencia a clases. Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas (supervisadas e independientes). Productos elaborados con profesionalismo, con respeto a los derechos de autor y con compromiso ético en su desarrollo. Participación comprometida y de propuesta en las discusiones acerca de la temática, en exposiciones, etc. Respeto entre compañeros en situaciones propiciadas por el propio proceso de aprendizaje.





BÁSICA 1. Mott, Robert L. (1996). Mecánica de Fluidos Aplicada. México: Prentice-Hall Hispanoamericana. 2. Halliday, David, Resnick, Robert, Walker, Jearl (2007). Fundamentos de Física (volumen 1). México: Grupo Editorial Patria. 3. Tippens, Paul E. (2001). Física Conceptos y Aplicaciones. México: McGraw Hill. 4. Giancoli, Douglas C. (1997). Física Principios con Aplicaciones. México: Prentice Hall. 5. Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D., Freedman, Roger A. (2004). Física Universitaria. México: Pearson Addison Wesley. 6. King, Horace W., Wisler, Chester O., Woodburn, James G. (1980). Hidráulica. México: Trillas. COMPLEMENTARIA: 1. Bertin, John J. (1987). Mecánica de Fluidos para Ingenieros. México: Prentice Hall. 2. Roberson, John A. (1985). Mecánica de Fluidos. México: Interamericana. 3. White, Frank M. (1984). Mecánica de Fluidos. México: McGraw Hill. 4. Mataix, Claudio (1982). Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. México: HARLA. 5. Simon, Andrew L. (1983). Hidráulica Básica. México: Limusa. 6. Silvestre, Paschoal (1983). Fundamentos de Hidráulica General. México: Limusa.

Mecánica de Fluidos

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