Datos Identificativos 2013/14
Asignatura (*) Mecánica de Fluídos Código 770G02016
Titulación
Grao en Enxeñaría Eléctrica
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 2º cuadrimestre
Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Inglés
Prerrequisitos
Departamento Enxeñaría Naval e Oceánica
Coordinación
Lage Vellon, Emilio
Correo electrónico
e.lage@udc.es
Profesorado
Bouza Fernandez, Javier
Lage Vellon, Emilio
Correo electrónico
javier.bouza@udc.es
e.lage@udc.es
Web
Descrición xeral La mecánica de fluidos debe ser considerada como una asignatura básica en la formación de un ingeniero industrial. En este curso el alumno estudiará los conceptos fundamentales de cinemática y estática de fluidos, llegará a entender el significado de las ecuaciones de Navier-Stokes tanto en forma integral como diferencial, comprenderá la necesidad y aprenderá a simplificar estas ecuaciones y estudiará el movimiento de fluidos, la teoría de la capa límite y la turbulencia.

Competencias do título
Código Competencias da titulación
A7 Comprender e dominar os conceptos básicos sobre as leis xerais da mecánica, termodinámica, campos e ondas e electromagnetismo e a súa aplicación para resolver problemas propios da enxeñaría.
A8 Capacidade para comprender e aplicar os principios e coñecementos básicos da química xeral, química orgánica e inorgánica e as súas aplicacións na enxeñaría.
A22 Coñecementos aplicados de organización de empresas.
A24 Capacidade para o cálculo e deseño de máquinas eléctricas.
B2 Capacidade de comunicar e transmitir coñecementos, habilidades e destrezas no campo da enxeñaría industrial.
B3 Capacidade de traballar nun contorno multilingüe e multidisciplinar.
B4 Capacidade de traballar e aprender de forma autónoma e con iniciativa.
B5 Capacidade para empregar as técnicas, habilidades e ferramentas da enxeñaría necesarias para a práctica desta.

Resultados de aprendizaxe
Competencias de materia (Resultados de aprendizaxe) Competencias da titulación
Introducir las técnicas de ensayo y medida de flujos de fluidos A8
B5
Presentar aplicaciones prácticas de interés en la solución de problemas en la ingeniería y la industria A7
A8
A22
B2
B3
B4
Proporcionar el conocimiento de los principios fundamentales que rigen el comportamiento de los medios fluidos a partir de principios basicos de conservación y constitución. A7
A8
A24
B2
B3
B4

Contidos
Temas Subtemas
TEMA 1. Introducción y conceptos básicos La Mecánica de Fluidos
• La Mecánica de Fluidos, objeto y aplicaciones
• Definición y división de la Mecánica de Fluidos.
• Relaciones con otras ciencias

Definiciones e hipótesis básicas
• Sólidos, líquidos y gases
• Hipótesis de medio continuo aplicada a sólidos y a fluidos.
• Magnitudes fluidas intensivas y extensivas
• Densidad y velocidad
• Partícula fluida.

Fuerzas en el seno del fluido considerado como continuo
• Fuerzas de volumen y fuerzas másicas. Origen y tratamiento.

Fuerzas de superficie.
• Tensor de esfuerzos
• Aplicación de la segunda ley de Newton a una partícula fluida.

TEMA 2. Fluidostática Fluidostática I
• Ecuación general de la fluidostática
• Condiciones que han de cumplir las fuerzas másicas para que el fluido pueda estar en reposo.
• Demostración del principio de Arquímedes

Fluidostática II
• La ecuación de la fluidostática en el caso de que las fuerzas másicas deriven de un potencial
• Hidrostática
• Atmósfera estándard

TEMA 3. Cinemática Conceptos de cinemática de fluidos
• Sistemas de referencia. Velocidad. Puntos de vista de Lagrange y Euler
• Movimientos estacionarios y uniformes
• Sendas y trayectorias
• Trazas, líneas fluidas y líneas de corriente
• Líneas, superficies y volúmenes fluidos
• Movimiento estacionario

Variación de magnitudes fluidas
• Variación temporal de magnitudes fluidas
• Gradiente de magnitudes fluidas
• Definición y concepto de derivada sustancial
• Aceleración

Volúmenes fluidos y de control
• Derivación de integrales extendidas a volúmenes fluidos
• Correspondencia de integrales extendidas a volúmenes de control
• Teorema del transporte de Reynolds
• Flujo convectivo de una magnitud fluida


Movimiento en el entorno de un punto
• Velocidades en el entorno de un punto
• Tensor gradiente de velocidad
• Descomposición e interpretación física del tensor
• Tensor de velocidades de deformación. Cuádrica asociada
• Dilataciones lineal, angular y cúbica unitaria
TEMA 4. Dinámica y ecuaciones generales Conservación de la masa.
• Los modelos fluidos y las leyes de conservación
• Principio de conservación de la masa: Ecuación de continuidad
• Formas integral y diferencial de la ecuación
• Simplificación para el caso con movimiento estacionario
• Simplificación para el caso de flujo incompresible

Conservación de cantidad de movimiento.
• Ecuación de cantidad de movimiento en forma integral
• Ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial
• Ecuaciones de Navier-Stokes
• Simplificación para el caso de flujo incompresible
• Ecuación de la energía mecánica

Conservación de la energía.
• Equilibrio termodinámico local
• La ecuación de la energía en forma integral
• La ecuación de la energía en forma diferencial
• Ecuación de la energía interna
• Ecuación de la entropía

El sistema completo de ecuaciones de Navier-Stokes
• Condiciones iniciales y de contorno
• Existencia y unicidad de la solución

TEMA 5. Análisis dimensional Análisis dimensional
• Objeto y aplicaciones del análisis dimensional
• Principio de homogeneidad dimensional o principio de Thompson
• Teorema Pi de Buckingham

Adimensionalización de las ecuaciones generales
• El proceso de adimensionalizar
• Los parámetros adimensionales
i. Número de Strouhal
ii. Números de Euler, Mach y Cavitación
iii. Número de Reynolds
iv. Número de Froude
v. Número de Prandtl

Modelos adimensionales
• Semejanza física y modelado en Mecánica de Fluidos
• Semejanza establecida desde las ecuaciones generales
• Condiciones para la semejanza
• Semejanza física parcial

TEMA 6. Fluidos ideales: Ecuaciones de Euler y Bernouilli Ecuaciones de Euler. Hipótesis y obtención
• Condiciones de flujo ideal
• Obtención de las ecuaciones de Euler a partir de las de Navier-Stokes
• Movimientos isentrópicos y homentrópicos
• El sistema completo de ecuaciones de Euler
• Condiciones iniciales y de contorno

Ecuaciones de Euler II
• Ecuaciones de Euler-Bemouilli y de Bernouilli
• Ecuaciones del movimiento casiestacionario de fluidos ideales
• Definición de magnitudes de remanso

Flujo compresible
• Movimiento compresible de gases ideales
• La velocidad del sonido
• El cono de Mach
TEMA 7. Flujos externos: Aerodinámica incompresible y compresible Fuerzas sobre cuerpos en el seno de fluidos
• Arrastre y sustentación
• Conceptos de aerodinámica


TEMA 8. Flujos internos: Fricción y pérdidas de carga. Redes de tuberías con máquinas hidráulicas. • Movimiento turbulento en conductos
• Pérdidas de carga: Ecuación de Bernouilli generalizada
• Coeficiente de fricción. Diagrama de Moody
• Pérdidas de carga locales
• Redes de tubería en serie y paralelo
• Instalaciones con máquinas hidráulicas

Planificación
Metodoloxías / probas Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral 22.5 36 58.5
Prácticas de laboratorio 8 16 24
Proba mixta 2 0 2
Traballos tutelados 2 0 2
Solución de problemas 20.5 41 61.5
 
Atención personalizada 2 0 2
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Actividad presencial en el aula que sirve para establecer los conceptos fundamentales de la materia. Consiste en la exposición oral complementada con el uso de medios audiovisuales y la introdución de algunas preguntas dirigidas a los estudiantes, con el fin de transmitir conocimientos y facilitar el aprendizaje.
Prácticas de laboratorio Desarrollo de prácticas en el laboratorio de mecánica de fluidos: Los alumnos experimentarán en grupos de trabajo en distintos bancos y equipos del laboratorio. Y a continuación, y a nivel individual, deberán desarrollar un análisis y estudio de los conocimientos y fenómenos estudiados para su posterior evaluación.
Proba mixta Se realizarán dos pruebas de evaluación, una a mediados y otra al final de curso. Consistirán en una prueba escrita en la que habrá que responder a diferentes tipos de preguntas y resolver problemas.
Traballos tutelados Metodoloxía deseñada para promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor e en escenarios variados (académicos e profesionais). Está referida prioritariamente ao aprendizaxe do “cómo facer as cousas”. Constitúe unha opción baseada na asunción polos estudantes da responsabilidade pola súa propia aprendizaxe.
Este sistema de ensino baséase en dous elementos básicos: a aprendizaxe independente dos estudantes e o seguimento desa aprendizaxe polo profesor-titor.
Solución de problemas El profesor explicará el método y la forma que se ha de seguir en la resolución de distintos tipos de problemas. Los problemas serán ejercicios de aplicación de las distintas partes que conforman la materia. En cada parte se comenzará con ejercicios simples que se irán haciendo mas complejos con el fin de adaptarlos lo mas posible a casos reales. El alumno dispondrá de una colección de problemas que podrá resolver por si mismo.

Atención personalizada
Metodoloxías
Prácticas de laboratorio
Traballos tutelados
Descrición
Las prácticas de laboratorio se desarrollan en grupos de trabajo. El objetivo es estimular el trabajo en equipo si bien la presentación y evaluación de resultados es individual.

Avaliación
Metodoloxías Descrición Cualificación
Proba mixta Se realizará una prueba a mitad del curso y otra al final. Cada una de las dos pruebas tendrá una parte de problemas y otra de teoría que constará no solo de preguntas de desarrollo teórico sino también de ejercicios simples de aplicación de los conceptos teóricos desarrollados en clase. Esta parte tendrá un peso del 50% de la nota de la prueba. La parte de problemas tendrá un peso del 50%.

Si la nota de la primera prueba es superior a 4/10 y las notas de las partes de teoría y problemas son superiores a 3/10 se podrá liberar la primera parte de la asignatura para el examen final y se ponderarán ambas pruebas al 50%. Esta liberación se podrá extender hasta el examen final de julio del mismo año si el alumno se presenta al examen de junio.

Para aprobar la asignatura es necesario obtener al menos un 5/10 en la prueba mixta y al menos un 3/10 en la nota media de la parte de problemas y en la parte de teoría.

70
Prácticas de laboratorio Las realización de las prácticas de laboratorio es obligatoria. La evaluación de las mismas pondera un 20 % de la nota final, y solo estarán superadas con una nota mayor o igual que 5.
20
Traballos tutelados Se podrán realizar algunos ejercicios tutelados evaluados que supondrán hasta 10% de la nota final. Si el cumplimiento del temario no deja tiempo para estos trabajos tutelados, el 10% de cualificación asignado pasará a la prueba mixta. 10
 
Observacións avaliación
<p>La segunda prueba mixta se hará coincidir con el examen final en el que los alumnos que no tengan liberada la parte correspondiente a la primera prueba mixta se examinarán de toda la materia. </p>

Fontes de información
Bibliografía básica R. W. Fox, A. T. McDonald (1995). Introducción a la mecánica de fluidos. McGraw Hill
F. López Peña (2004). Mecánica de fluidos. Servizo de publicacións UDC
A. Crespo (2002). Mecánica de fluidos. Sección de publicaciones ETSII
F. M. White (1979). Mecánica de fluidos. McGraw Hill
V. L. Streeter, E. B. Wylie (1988). Mecánica de los fluidos. McGraw Hill

Bibliografía complementaria


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
MÁQUINAS TERMICAS E HIDRAULICAS/730G03023
HIDRÁULICA E NEUMÁTICA/730G03039

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario
CÁLCULO/730G03001
FÍSICA I/730G03003
ÁLXEBRA/730G03006
FÍSICA II/730G03009
ECUACIÓNS DIFERENCIAIS/730G03011
TERMODINÁMICA/730G03014
MECÁNICA/730G03026

Observacións


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías