Departamento de Ingeniería Mecánica
Cátedra para Ingeniería Mecánica y Electromecánica
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MECÁNICA DE LOS FLUIDOS Y MÁQUINAS FLUIDODINÁMICAS Programa Analítico - Plan 2003-Ingeniería Mecánica y Electromecánica I. FLUIDOS y SUS PROPIEDADES. Definición de Fluido. Propiedades Físicas: Densidad, Volumen Específico, Densidad relativa, Peso Específico, Viscosidad, Módulo de Compresibilidad, Velocidad del sonido. Tensión superficial. Propiedades asociadas al comportamiento térmico. Presión. II. CINEMÁTICA DEL CONTINUO Concepto de continúo y de partícula. Cinemática del continuo. Métodos de Descripción: Método de Lagranje; Método de Euler. Trayectorias. Línea de corriente. Filetes. Derivada sustancial. Deformaciones de las partículas de fluidos: traslación, rotación-rotor, estiramientos y distorsiones. III. DINÁMICA DEL CONTINUO: Balances Diferenciales. Ecuación de la continuidad. Flujo Perfecto: Ley de Pascal. Equilibrio dinámico. Ecuaciones de Euler. Estática. Empuje. Teorema de Arquímedes. Dinámica del fluido perfecto. Teorema de Bernoulli. Campo potencial de velocidad. Torbellinos. IV. EL FLUJO VISCOSO. Tensiones. Ecuaciones de Navier-Stokes. Flujo Incompresible. Régimen laminar y régimen turbulento. Aplicación de la ecuación de Navier-Stokes al estudio del régimen laminar: Flujos internos completamente desarrollados; Lubricación. Régimen turbulento: Transferencias de cantidad de movimiento. Longitud de mezcla; Teoría de Prandtl. Capa limite. Arrastre. V. MÉTODOS EMPÍRICOS. Análisis dimensional. Conceptos de semejanza. Números adimensionales característicos en el estudio de los fluidos. Aplicación del análisis dimensional. Teoría de Modelos. VI. BALANCES INTEGRALES: Formulación de volúmenes de control. Lema de Reynolds. Ecuación de continuidad. Ecuaciones de balance de cantidad de movimiento y Momento angular. Ecuación de la energía. Aplicaciones. Sistemas de una única entrada y una única salida. Ecuación de Bernoulli. Distinción entre Máquinas Hidráulicas y Máquinas Termohidráulicas. VII. PÉRDIDAS DE CARGA. Conceptos de altura piezométrica, dinámica y manométrica. Pérdidas de carga en conductos. Coeficiente de fricción. Pérdidas de carga localizadas. VIII. BOMBAS. Bombas alternativas. Variación de presión en los conductos. Bombas centrífugas: flujo radial y axial. Ecuación de Euler. Criterios de semejanza. Curvas características. Altura neta de aspiración. Rendimiento. Ventiladores. Curvas características. Rendimiento. IX. TURBINAS HIDRÁULICAS. Turbinas de acción o turbina Pelton. Funcionamiento. Potencia. Relación entre velocidad tangencial y la potencia. Exigencias para su instalación. Turbinas de reacción: turbinas Francis y turbinas Kaplan. Concepto de número de revoluciones específicas. Su importancia en el criterio de adopción de la turbina. X. MEDICIÓN DE CAUDALES. Medición de caudales con Venturi o placa orificio. Coeficiente de gasto. Calibración. Medición de caudales mediante otros métodos: anemómetro. Medición de caudales a bajas velocidades. XI. PROPAGACIÓN DE ONDAS. Ondas superficiales. Ondas en conductos elásticos y líquidos compresibles. Celeridad. Flujos Compresibles: Velocidad de propagación; Número de Mach; Flujo isentrópico. Propiedades de Estancamiento. Ondas de choque. Relaciones entre los parámetros termodinámicos antes y después del choque. Líneas de Fanno y Rayleigh. XII. CIRCULACIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES. Toberas y difusores. Bloqueo. Ondas de Choque. Flujo compresible en conductos de área constante: Flujos de Fanno, Rayleigh e isotérmico. XIII. FLUJO DE LÍQUIDOS EN CANALES ABIERTOS. Clasificación. Números adimensionales. Flujos unidimensionales. Leyes de Chezy y Manning. Flujo Uniforme, Variado y gradualmente variado. Aplicaciones. Salto Hidráulico. Bibliografía Básica: Apuntes de clase. STREETER. Mecánica de los Fluidos. MATAIX. Mecánica de los Fluidos y Máquinas Hidráulicas. GERHART P, GROSS R, HOSHSTEIN J. Fundamentos de Mecánica de Fluidos HUGHES. Mecánica de los Fluidos. Serie Schaun White. Fluid Mechanics Batchelor. Fluid Mechanics |
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