Institución Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas
Disponible desde Primavera 2004
Cursos Asociados Otras realizaciones de este Curso
Objetivos GENERALES:

a) Introducir los conceptos, principios y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos y aplicaciones orientadas a la ingeniería civil.

b) Al término del curso, el alumno deberá ser capaz de entender problemas básicos de mecánica de fluidos, plantearlos conceptualmente, formularlos analíticamente y resolverlos con las técnicas enseñadas.

ESPECIFICOS:

a) Entender las leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos en reposo y movimiento.

b) Aplicar los principios básicos de la física a sistemas fluidos utilizando tanto el enfoque diferencial como el integral.

c) Restringir las ecuaciones generales que rigen el movimiento de los fluidos a casos o condiciones particulares y así obtener las ecuaciones de Navier-Stokes, Euler, Bernoulli y Teoría de Flujo Potencial.

d) Introducir los principios básicos de la Teoría de la Turbulencia y Capa Límite.

e) Dar los elementos de la Teoría de Análisis Dimensional y Teoría de Modelos con aplicaciones relevantes para la Mecánica de Fluidos.
Descripción 1. INTRODUCCION
1.1 Generalidades.
1.2 Sistemas de Unidades y Medidas.
1.3 Propiedades de los fluidos: termodinámicas, de transporte (viscosidad, etc.), tensión superficial, presión de vapor (fenómenos de capilaridad y cavitación).

2. ESTATICA DE LOS FLUIDOS
2.1 Análisis de la condición de equilibrio. Presión y esfuerzo de corte. Ecuación fundamental del equilibrio estático de los fluidos.
2.2 Aplicación al campo de fuerzas gravitacionales. Ley hidrostática.
2.3 Aplicación a campos de fuerzas distintas de las gravitacionales (centrífuga, etc.).
2.4 Presiones absolutas y manométricas. Medida de la presión.
2.5 Fuerzas sobre superficies planas sumergidas y curvas sumergidas. Principio de Arquímides. Estabilidad de cuerpos flotantes.

3. CINEMATICA DE LSO FLUIDOS
3.1 Clasificación de los regímenes de escurrimiento.
- Régimen laminar y turbulento. Experiencia de Reynolds.
- Régimen uniforme y variado.
- Régimen permanente e impermanente.
- Escurrimiento crítico y subcrítico con superficie libre.
3.2 Descripción del movimiento de un fluido. Método de Langrange y Euler. Líneas características del flujo.
3.3 Enfoques alternativos de análisis; enfoque integral; concepto de sistema y volumen de control. Teorema del Transporte de Reynolds.
3.4 Principio de conservación de la materia. Ecuación de continuidad según enfoque integral.
3.5 Conceptos de gasto másico y volumétrico. Aplicaciones de la ecuación de continuidad integral.
3.6 Ecuación de continuidad desde un punto de vista diferencial.
3.7 Deformación de fluidos en movimiento. Deformación lineal (contracción o dilatación). Deformación angular, rotación con deformación (vorticidad). Propiedades de la vorticidad.

4. DINAMICA DE LOS FLUIDOS
4.1 Teorema del Momentum desde un punto de vista diferencial. Relaciones esfuerzo deformación. Flujos rotacionales e irrotacionales. Ecuaciones de Navier Stokes. Aplicaciones a la determinación de distribución de velocidades en régimen laminar.
4.2 Ecuación de Euler. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones.
4.3 Teorema General de la energía aplicado a los fluidos en movimiento.
4.4 Ecuación de Bernoulli derivada del Teorema de la Energía. Extensión a toda la corriente.
4.5 Teorema del Momentum desde el punto de vista integral.

5. ESCURRIMIENTO EN TUBERIAS
5.1 Nociones sobre Teoría de la Turbulencia. Ecuaciones de Reynolds.
5.2 Teoría Fenomenológica de Prandtl. Distribución de velocidades en régimen turbulento.
5.3 Pérdidas de carga en tuberías friccionales y singulares. Aplicaciones.
5.4 Nociones de la Teoría de la Capa Límite.

6. HIDRODINAMICA Y FLUJO POTENCIAL
6.1 Concepto de Flujo Potencial. Función Potencial y de Corriente. Propiedades de las Funciones. Líneas equipotenciales y de corriente.
6.2 Ejemplos de flujos potenciales bidimensionales, flujo uniforme, flujo radial, fuentes y sumideros puntuales.
6.3 Redes de flujo y métodos de solución.

7. ANALISIS DIMENSIONAL Y TEORIA DE MODELOS
7.1 Generalidades.
7.2 Fundamentos del método de Análisis Dimensional.
7.3 Teorema PI o de Buckingham.
7.4 Aplicaciones. Sustentación y Arrastre.
7.5 Semejanza y Teoría de Modelos. Semejanza geométrica, cinemática y dinámica. Aplicaciones a estudios en modelos.
Metodología El curso se basa en clases expositivas y laboratorios. Eventualmente, se realizarán clases de docencia auxiliar.
Evaluación Las instancias de evaluación corresponden a laboratorios, ejercicios, tareas, controles y exámenes de acuerdo a la reglamentación de la Escuela de Ingeniería y Ciencias.

La ponderación de las distintas actividades para el cálculo de la nota final es la siguiente:
Controles: 50%
Tareas y ejercicios: 30%
Laboratorios: 20%

Para aprobar el curso CADA UNA DE LAS ACTIVIDADES DEBE TENER UNA NOTA PROMEDIO SUPERIOR O IGUAL A 4,0.

Para el cálculo de la nota de tareas y ejercicios se considerará el 80% del total de los ejercicios y tareas realizados en el semestre. NO SE REALIZARAN TAREAS O EJERCICIOS ADICIONALES O RECUPERATIVOS. Debe quedar claro que con un promedio inferior a 4,0 en tareas o ejercicios SE REPRUEBA el curso, aún cuando la nota de controles sea superior a 4,0.

TODOS los informes de Laboratorio deben tener nota superior a 4,0. Si las notas de controles, ejercicios y laboratorio es superior a 4,0 pero existe una nota en un informe de laboratorio inferior a 4,0, la nota final del curso es I, quedando el alumno pendiente. Para cambiar la nota I y aprobar el curso, el alumno deberá realizar nuevamente el laboratorio en la fecha que se establezca para ese efecto.
Horario Clases de Cátedra: Lunes - Miércoles - Viernes 8:30 - 10:00 Hrs.

Docencia Auxiliar: Martes 16:00 a 18:00 Hrs.
Comentarios La asistencia a clases no es obligatoria. Sin embargo, se pasará lista. De este modo, podrán acogerse a actividades extraordinarias que signifiquen mejorar notas sólo los alumnos con una asistencia superior al 75%.
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