Reconocer y describir el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades. Resolver problemas relacionados con empuje y flotación.

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1 1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA: Mecánica de Fluidos CÓDIGO: CARRERA: Ingeniería Civil NIVEL: Cuarto No. CRÉDITOS: 3 CRÉDITOS TEORÍA: 3 SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: Primero CRÉDITOS PRÁCTICA: 0 PROFESOR: Nombre: Pablo Alfredo Iturralde Ponce Grado académico o título profesional: Master of Science (Environmental Engineering) Breve indicación de la línea de actividad académica: Mecánica de los fluidos, hidráulica y calidad de aguas Indicación de horario de atención a estudiantes: Ma, Ju, Vi, 7:00 a 9:00 Correo electrónico: paiturralde@puce.edu.ec Teléfono: , ext DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: Estudio de las propiedades de los fluidos. Fluidos en reposo: hidrostática, empuje y flotación, equilibrio relativo. Fluidos en movimiento: cinemática, hidrodinámica. Análisis dimensional y semejanza hidráulica. Flujo bidimensional y subterráneo. 3. OBJETIVO GENERAL: Desarrollar en forma clara y simplificada los principios y leyes que rigen el comportamiento de los fluidos en general, y de los líquidos en particular, con miras a su aplicación a ciertos aspectos del análisis estructural y al estudio ulterior de la Hidráulica. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Al completar el curso, los estudiantes deberán estar en capacidad de: Reconocer y describir el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades. Calcular fuerzas creadas por fluidos en condiciones de reposo absoluto o relativo Resolver problemas relacionados con empuje y flotación. Determinar los efectos producidos por los fluidos, especialmente los líquidos, en movimiento y manejar adecuadamente la ecuación de la energía. Calcular fuerzas creadas por fluidos en movimiento. Establecer las condiciones para efectuar ensayos en modelos y aplicar sus resultados a problemas prácticos. Efectuar cálculos relacionados con filtración en medios porosos.

2 5. CONTENIDOS. El programa del curso incluye siete capítulos, que se detallan a continuación. CAPÍTULO 1: GENERALIDADES 1.1 Definición de la Mecánica de Fluidos. 1.2 Fluido: definición y características. 1.3 Propiedades comunes a todos los fluidos Densidad Peso específico Volumen específico Viscosidad Presión: carga de presión; variaciones de presión en fluidos compresibles e incompresibles. 1.4 Propiedades de los gases Presión parcial Leyes de los gases Ecuación de estado de los gases Módulo volumétrico de elasticidad. 1.5 Propiedades de los líquidos Tensión superficial Capilaridad Presión de vapor: calor de fusión; calor de evaporación; temperatura crítica; presión crítica. 1.6 Alteraciones bruscas de la presión en los fluidos. CAPÍTULO 2: HIDROSTÁTICA 2.1 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas Magnitud Posición. 2.2 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvadas Magnitud Posición. 2.3 Empuje y flotación. CAPÍTULO 3: EQUILIBRIO RELATIVO 3.1 Introducción. 3.2 Traslación de masas líquidas. 3.3 Rotación de masas líquidas. CAPÍTULO 4: CINEMÁTICA 4.1 Flujo: definición 4.2 Clasificación de los flujos Clasificación según las trayectorias: laminar y turbulento Clasificación según las propiedades temporales: permanente y no permanente Clasificación según las propiedades espaciales: uniforme y no uniforme Clasificación según las direcciones de circulación: unidimensional, bidimensional y tridimensional. 4.3 Líneas de flujo o líneas de corriente.

3 4.4 Tubo de corriente. 4.5 Ecuación de continuidad para flujo unidimensional. 4.6 Ecuación de continuidad para flujo tridimensional. 4.7 Ecuación de Euler para el flujo a lo largo de una línea de corriente. 4.8 Ecuación de la energía, de Bernoulli, para flujo sin fricción. 4.9 Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli Tubo Venturi Tubo Pitot Sifón 4.10 Ecuación de la energía, de Bernoulli, para flujo con fricción Pérdidas de carga Potencia. CAPÍTULO 5: HIDRODINÁMICA 5.1 Principio de conservación del impulso o momento lineal. 5.2 Fuerzas producidas por fluidos en movimiento. 5.3 Aplicaciones. 5.4 Reacción de un chorro. 5.5 Propulsión a chorro. 5.6 Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles Relaciones entre las velocidades del fluido y de la superficie Fuerza sobre una superficie en movimiento. 5.7 Torsión o par en máquinas rotantes. 5.8 Carga equivalente del trabajo mecánico. 5.9 Aplicaciones. CAPÍTULO 6: ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SEMEJANZA HIDRÁULICA 6.1 Análisis dimensional El postulado o teorema de Vaschy-Buckingham Sistematización de la Física por primera aproximación Sistematización de la Física por segunda aproximación Aplicaciones a la Mecánica de Fluidos. 6.2 Semejanza hidráulica Similitud geométrica Similitud cinemática Similitud dinámica Números relativos o relacionales Aplicaciones. CAPÍTULO 7: FLUJO BIDIMENSIONAL Y SUBTERRÁNEO 7.1 La ley de filtración de Darcy. 7.2 Filtración en medios porosos: ecuación de Laplace. 7.3 Cálculo de la filtración en medios porosos. 6. EVALUACIÓN: La evaluación se hará mediante un total de seis pruebas, que se aplicarán dos por período, de manera que de las dos primeras saldrá la primera nota, sobre quince (15) puntos; de las

4 dos siguientes se obtendrá la segunda nota, también sobre quince (15) puntos, y de las dos últimas resultará la última nota, sobre veinte (20) puntos. Si bien cada prueba hace énfasis sobre la materia dictada más recientemente, debe recordarse que en algunas ocasiones hace falta recurrir a conceptos o conocimientos cubiertos con anterioridad; por lo mismo, la materia que se debe conocer para cada examen tiene un carácter acumulativo. Aunque no es una norma, puesto que, según el grado de dificultad de las pruebas, su valor relativo puede variar, es usual que las cuatro primeras valgan la mitad de la nota del período. Dado que la última prueba enfoca toda la materia dictada en el semestre, su valor mínimo será del 60% de la nota del tercer período, de manera que la prueba n.º 5 no podrá tener un valor superior al 40%. 7. BIBLIOGRAFÍA: Ranald V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica, Serie de compendios Schaum, McGraw-Hill de México, Naucalpan de Juárez, Mex, México, Robert L. Daugherty, Joseph B. Franzini, E. John Finnemore, Mecánica de Fluidos con aplicaciones a la Ingeniería, Mc-Graw Hill, España, Bernard Stanford Massey, Mecánica de Fluidos, C.E.C.S.A, México D.F., México, Robert L. Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, 4a. edición, 1a. edición en Español,Prentice Hall Hispanoamericana, Naucalpan de Juárez, México, México,1996. James E. Fay, Mecánica de Fluidos, C.E.C.S.A., México D.F., México, Philip M. Gerhart, Richard J. Gross, John J. Hochstein, Fundamentos de Mecánica de Fluidos, 2a. edición, Addison-Wesley Iberoamericana S.A., Wilmignton, Delaware, EUA, Clayton T. Crowe, Donald F. Elger, John A. Roberson, Mecánica de Fluidos, 7a. edición, 1a. edición en Español, C.E.C.S.A., México D.F., México, Hasta aquí se han incluido algunas obras que pueden resultar útiles para consulta. No obstante, se podrá recurrir a cualquier otra obra de mecánica de fluidos o de hidráulica. Se recomienda que los estudiantes adquieran el libro de la colección Schaum, en razón de su precio más accesible.

5 Mecánica de Fluidos Primer semestre Programación de clases Lunes Introducción; generalidades; propiedades de los fluidos Martes Propiedades de los fluidos; propiedades y leyes de los gases; aplicaciones Lunes Prop. de los líquidos; cambios de estado; hidrostática: fuerzas sobre superficies planas Martes Hidrostática: fuerzas sobre superficies cualesquiera Lunes Prueba n.º Martes Empuje y flotación: aplicaciones. Equilibrio relativo: traslación de masas líquidas Lunes Equilibrio relativo: rotación de masas líquidas Martes Equilibrio relativo: rotación de masas líquidas: aplicaciones Lunes Prueba n.º 2 (Primera nota) Martes Cinemática: flujos y su clasificación. Ecuación de continuidad Lunes Ecuación de Euler y ec. de la energía, de Bernoulli, aplicaciones: flujo sin fricción Martes Aplicaciones de la ecuación de la energía: flujo con fricción. Potencia Lunes Prueba n.º Martes Hidrodinámica: ecuación de conservación del impulso: aplicaciones Lunes Otras aplicaciones de la ecuación de conservación del impulso Martes Reacción de un chorro. Propulsión a chorro Lunes Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles Martes Fuerzas causadas por chorros que inciden sobre superficies móviles Lunes Torsión o par, potencia y carga equivalente en máquinas rotantes Martes Análisis dimensional: aplicaciones a la física en general Lunes Prueba n.º 4 (Segunda nota) Martes Análisis dimensional: aplicaciones a la mecánica de fluidos Lunes Semejanza hidráulica: similitudes y números relacionales Martes Semejanza hidráulica: aplicaciones Lunes Prueba n.º Martes Flujo bidimensional y subterráneo: ley de Darcy. Ec. de continuidad. Cálc. de la filtración Martes Prueba n.º 6 (Tercera nota). Número de horas de trabajo presencial: 52 Número de horas de trabajo personal del estudiante: 52 Fechas de entrega de las notas: Según programación señalada oportunamente por la Facultad