Mecánica de Fluidos - Universidade de Vigo

PROGRAMA DOCENTE. Curso 2002-2003
Nome da materia
Número de referencia
Créditos aula/grupo
Créditos laboratorio/grupo
Créditos prácticas/grupo
Número grupos Aula
Número grupos Laboratorio
Número grupos Prácticas
Alumnos matriculados
Anual /Cuatrimestral
Departamento
Área de coñecemento
MECÁNICA DE FLUIDOS
3041103020
4.5
1.5
3
12
Cuatrimestral
Ing. Mecánica, Máquinas y Motores térmicos y Fluidos
Mecánica de Fluidos (600)
PROFESORADO DA MATERIA
Nome profesor/a
Código
Créditos
Concepción Paz Penín
1124
9A, 5.5L
Secundina García Conde
701
4.5A, 2L
Marcos Lopez Veloso
1867
3L
Resto materia (prof. nuevo)
Lugar e Horario Tutorías
Despacho 112, Martes (10,00 a 12,00)
Miércoles (10,00 a 12,00)
Despacho 113, Martes (16,00 a 19,00)
Miércoles (16,00 a 19,00)
Despacho 111, Lunes (16,00 a 20,00)
7.5L
ASIGNACION DE PROFESORES OS HORARIOS DA MATERIA
AULA: 1er CUATRIMESTRE:
Grupo A: Lunes 10-12:00h, Martes 13-14:00h . Prof. Concepción Paz Penín
Grupo B: Miércoles 13-14:00h, Jueves 12-14:00h. Prof. Concepción Paz Penín
Grupo C: Martes 6-7:00h, Jueves 4-6:00h Prof. Secundina García Conde
LABORATORIO: 1er CUATRIMESTRE. Semana i.
Grupo A: Lunes 15-21:00h, Jueves 15-21:00h . Prof. Concepción Paz Penín, prof. nuevo
Grupo B: Mates 15-21:00h, Miércoles 15-21:00h. Prof. Concepción Paz Penín,, Marcos Lopez Veloso, prof.
nuevo
Grupo C: Martes 9-15:00h, Miércoles 9-15:00h Prof. Secundina García, Marcos Lopez Veloso, prof. nuevo
OBJETIVOS.
Conocimiento y compresión de los principios básicos de la Mecánica de Fluidos necesarios para analizar
cualquier sistema en el que el fluido sea el medio de trabajo.
Estos principios se requieren en:
- Diseño de maquinaria hidráulica
- Lubricación
- Sistemas de calefacción y ventilación, calor y frío.
- Diseño de sistemas de tuberías
- Medios de transporte y aerodinámica de estructuras y edificios
MÉTODO DOCENTE:
CLASES EN EL AULA
Teoría/Problemas: 3 horas/semana
Desarrollo del programa: Clases de pizarra combinando teoría y problemas.
Medios: Pizarra y proyector de transparencias
Profesores: Concepción Paz Penín; Secundina García Conde
PRACTICAS DE LABORATORIO
Profesor: Concepción Paz Penín, Secundina García Conde, Marcos Lopez Veloso
Lugar: Laboratorio de Mecánica de Fluidos (Lab. Nº 3)
Prácticas de laboratorio por grupos de alumnos. Al ser una asignatura de nueva implantación, los grupos se
organizarán cuando se disponga finalmente del número de matriculados.
Las prácticas son obligatorias y es necesario presentar una memoria por grupo una vez realizadas para
aprobar la asignatura.
SISTEMA DE EVALUACIÓN.
EVALUACIÓN DE LA DOCENCIA DE LABORATORIO:
Memoria escrita por grupo. Las prácticas se puntuarán un máximo de 0.5 puntos.
EVALUACIÓN DE LA DOCENCIA DE AULA:
- Examen escrito. Para aprobar el examen es necesario obtener una nota mínima de 5 puntos sobre 10.
CRITERIOS DE VALORACIÓN:
Docencia en Aula: La puntuación de cada pregunta se indicará junto con el enunciado del examen. Si no se
especifica, todos los ejercicios puntúan por igual.
Docencia en Laboratorio: Se puntuará la memoria entregada por cada grupo en función de la presentación de
la misma, de los resultados obtenidos y de la participación de los alumnos en el laboratorio.
TEMARIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS(Tipo A):
Introducción
I.
I.1.
I.2.
I.3.
I.4.
I.5.
FLUIDOS (2 h.)
Conceptos fundamentales
1.1. Tensión de cortadura. Ley de Newton
Continuo
Características de los fluidos
3.1. Fluidos compresibles e incompresibles
Viscosidad
4.1. Viscosidad en los líquidos
4.2. Viscosidad en los gases
4.3. Fluidos newtonianos y no newtonianos
Esfuerzos sobre un fluido
5.1. Tensión superficial
5.1.1. Ley de Laplace
5.1.2. Capilaridad
5.1.3. Ley de Jurin
5.2. Concepto de presión. Presión en un punto
5.3. Magnitudes tensoriales y vectoriales
5.3.1. Fuerzas volumétricas
5.3.2. Fuerzas superficiales
5.3.3. El tensor de tensiones
5.3.3.1 Propiedades
5.3.4. Ecuación de la cantidad de movimiento
Fundamentos del análisis de flujos
II.
ESTUDIO GENERAL DEL MOVIMIENTO DE FLUIDOS (18 h.)
II.1. Campo de velocidades
1.1. Método Euleriano
1.2. Método Lagrangiano
II.2. Líneas de corriente
II.3. Clases de flujos
3.1. Según condiciones cinemáticas
3.2. Según condiciones geométricas
3.3. Según condiciones mecánicas de contorno
3.4. Según condiciones del movimiento interno
3.5. Según forma de reaccionar ante obstáculos
II.4. Sistemas y volumen de control
II.5. Integrales extendidas a volúmenes fluidos
5.1. Teorema del transporte de Reynolds
II.6. Ecuación de continuidad
6.1. Diversas expresiones de la ecuación de continuidad
6.2. Función de corriente
6.3. Flujo volumétrico de un fluido (caudal)
II.7. Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
7.1. Forma integral. Ejemplos de aplicación
7.2. Ecuación de conservación del momento cinético
7.3. Forma diferencial de la E.C.M.
7.4. Ecuación de Euler
7.5. Ecuación de Bernouilli. Aplicaciones
7.5.1. Tiempo de vaciado de un recipiente
7.5.2. Establecimiento del régimen permanente en una tubería
7.5.3. Tubo de Pitot.
II.8. Ley de Navier-Poisson
8.1. Deformaciones y esfuerzos en un fluido real
8.1.1. Relaciones entre ellos
8.1.2. Ecuación de Navier-Stokes
II.9. Ecuación de la energía aplicada a volúmenes de control
9.1. Forma integral
9.1.1. Transmisión de calor por conducción
9.2. Forma diferencial
9.2.1. Ecuación de la energía mecánica
9.2.2. Ecuación de la energía interna
9.2.3. Ecuación de la entropía
9.3. Extensión del caso de trabajos exteriores aplicados al volumen de control.
Aplicación a máquinas hidráulicas
9.3.1. Bernouilli generalizado
III.
III.1.
III.2.
III.3.
III.4.
ANALISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA. FLUIDO DINAMICA(6 h.)
Parámetros dimensionales
Naturaleza del análisis dimensional
Teorema Pi de Buckinghan. Aplicaciones
Grupos dimensionales de importancia en la Mecánica de Fluidos
4.1. Significado físico de los números dimensionales
III.5. Semejanza
5.1. Semejanza parcial
5.2. Efecto de escala
5.3. Influencia en la exactitud de su aplicación
III.6. Máquinas de fluidos
6.1. Máquinas hidráulicas
6.1.1. Curvas características
6.2. Velocidad específica
6.3. Turbo compresores
Flujo incompresible en conductos
IV.
MOVIMIENTO LAMINAR (5 h.)
IV.1. Introducción
IV.2. Movimiento laminar permanente
2.1. Corrientes de Hagen-Poiseuille, Couette, Rayleigh y Stokes
2.2. En conductos de sección circular
IV.3.
IV.4.
IV.5.
IV.6.
IV.7.
2.3. Otras secciones
Efecto de longitud finita del tubo
Pérdida de carga
4.1. Coeficiente de fricción
4.2. Coeficiente de energía o Coriolis
4.3. Coeficiente del movimiento
Estabilidad de corriente laminar
Régimen laminar no permanente en un tubo circular
Movimiento en conductos de sección lentamente variable y con curvatura pequeña
V.
MOVIMIENTO TURBULENTO (1 h.)
V.1.
V.9.
Introducción
Pérdida de carga
9.1. Diagrama de Nikuradse
9.2. Diagrama de Moody
V.10. Fórmulas empíricas para flujo en tuberías
VI. MOVIMIENTOS DE LIQUIDOS EN CONDUCTOS DE SECCION VARIABLE (13
h.)
VI.I. Introducción
VI.2. Pérdidas menores
2.1. Pérdida a la entrada de un tubo
2.2. Pérdida en un tubo a salida
2.3. Pérdida por contracción
2.4. Pérdida por ensanchamiento
2.5. Pérdida en codos.
VI.3. Tubería acoplada a una bomba
VI.4. Tuberías ramificadas
VI.5. Tuberías en serie
VI.6. Tuberías en paralelo
VI.7. Redes de tuberías
7.1. Método de Hardy-Cross
Programa Prácticas de Mecánica de Fluidos(Tipo L):
1. Chorro Libre.
 Tubo de Pitot.
 Distribución Radial de velocidades.
 Gasto Másico.
 Cantidad de Movimiento.
2. Experimentación con el túnel de viento.
 Distribución de presiones alrededor de un cilindro.
 Cálculo del coeficiente de resistencia.
 Distribución de presiones alrededor de un perfil de ala.
 Cálculo del coeficiente de sustentación.
3. Pérdidas de carga.
 Medida de caudal con venturímetro.
 Coeficiente de fricción.
 Pérdidas de carga en codos.

Pérdidas de carga en válvulas.
4. Transición de régimen laminar a turbulento.
5. Resolución problemas ayuda.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
BIBLIOGRAFIA BASICA
CRESPO , A.
" Mecánica de fluidos "
E.T.S.I.I. de Madrid ( 1986)
SHAMES , I.
" La mecánica de los fluidos "
Ed.McGraw Hill ( 1967 )
WHITE , F.
" Mecánica de fluidos "
Ed.McGraw Hill ( 1983 )
STREETER , V.
" Mecánica de los fluidos "
Ed.McGraw Hill ( 1989 )
FOX - McDONALD
" Introducción a la mecánica de fluidos "
Ed. McGraw Hill ( 1989 )
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
WEBBER , N.B.
" Mecánica de fluidos para ingenieros "
Ediciones Urmo ( 1969 )
BRUN , E. ; MARTINOT-LAGARDE , A. ; MATHIEU , J.
" Mecánica de los fluidos I y II "
Ed.Labor ( 1980 )
DAILY , W. ; HARLEMAN , D.
" Dinámica de los fluidos con aplicación en ingeniería "
Ed.Trillas ( 1975 )
OUZIAUX , R. ; PERRIER , J.
" Mecanique des fluides appliqueé "
Ed.Dunod ( 1978 )
VENNARD , J.K. ; STREET , R.L.
"Elementos de mecánica de fluidos "
Ed.Continental ( 1979 )
MATAIX , C.
" Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas "
Ed.del Castillo ( 1986 )
ROCA VILA , R.
" Introducción a la mecánica de los fluidos "
Ed.Limusa ( 1980 )
MASSEY , B.S.
" Mecánica de los fluidos "
Ed.C.E.C.S.A. ( 1979 )
HERNÁNDEZ , J.M.
" Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas "
Ed.UNED ( 1976 )
ROBERSON , J.A. - CROWE , C.T.
" Mecánica de fluidos "
Ed.Interamérica ( 1983 )
BERTIN , J.J.
" Mecánica de fluidos para ingenieros "
Ed.Prentice Hall ( 1984 )
SMITH , P.D.
" Mecánica de fluidos e hidráulica "
Ed.Anaya ( 1988 )
BATCHELOR , G.
" An introduction to fluid dynamics "
Cambridge Univ. Press ( 1967 )
Vigo, 15 de Julio de 2003
Fdo: Concepción Paz Penín
Fdo: Marcos Lopez Veloso
Secundina García Conde