Carrera: Ingeniería Naval NAM Participantes

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos Ingeniería de Flujo de Fluidos Ingeniería Naval NAM HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Boca del Río del 20 al 24 de febrero del Institutos Tecnológicos de: Boca del Río y Mazatlán.24 de febrero al 19 de mayo del Instituto Tecnológico de Mazatlán del 22 al 26 de mayo del 2006 Participantes Representantes de la academia de Ingeniería Naval de los Institutos Tecnológicos de Boca del Río y Mazatlán. Academia de Ingeniería Naval. Comité de consolidación de la carrera de Ingeniería Naval. Observaciones (cambios y justificación) Reunión nacional de evaluación curricular de la carrera de Ingeniería Naval. Análisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseñados en la reunión nacional de evaluación. Definición de los programas de estudio de la carrera de Ingeniería Naval.

2 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas Dinámica del Buque. Mecánica de Fluidos. Teorías y modelos de olas. Resistencia y Propulsión. La resistencia al avance. Determinación de la resistencia al avance. La propulsión del buque. Construcción del Buque II. Sistemas de tuberías del casco. b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado Calcular la resistencia al movimiento del casco. Determinar la perdida de presión en sistemas de Estimar la capacidad de una bomba para un sistema de 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Aplicará la teoría y métodos de análisis sobre la resistencia al movimiento de los cuerpos en un medio fluido, el flujo incompresible y compresible en tuberías y conductos. Aplicará el funcionamiento y características de la turbomaquinaria.

3 5.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Resistencia de superficie. 1.1 Resistencia de superficie con flujo laminar uniforme. 1.2 Descripción cualitativa de la capa límite. 1.3 Relaciones cuantitativas para la capa límite laminar. 1.4 Relaciones cuantitativas para la capa límite turbulenta. 1.5 Control de la capa límite. 2 Arrastre y sustentación. 2.1 Consideraciones básicas. 2.2 Arrastre de cuerpos bidimensionales. 2.3 Vórtice que se desprende de cuerpos cilíndricos. 2.4 Efecto de dar forma aerodinámica. 2.5 Arrastre de cuerpos axisimétricos y tridimensionales. 2.6 Velocidad terminal. 2.7 Efecto de compresibilidad en un arrastre. 2.8 Mecanismo de generación de la sustentación, el perfil simple. 2.9 Torbellinos, circulación y flujo sobre cuerpos con sustentación El teorema de Kutta-Joukowsky Sustentación sobre cilindros y esferas giratorios, el efecto Magnus de sustentación y resistencia para perfiles estándar Dispositivos para aumentar la sustentación y efectos tridimensionales. 3 Flujo potencial y teoría de la capa límite. 3.1 Dinámica del flujo sin viscosidad e irrotacional. 3.2 El potencial de velocidades y la función de corriente. 3.3 Métodos para resolver problemas de flujo potencial. 3.4 Flujos potenciales planos a partir de singularidades. 3.5 Flujos sobre cuerpos a partir de la superposición de singularidades simples.

4 5.- TEMARIO (Continuación) 3.6 El método de diferencias finitas para el cálculo directo de flujos potenciales. 3.7 El método de singularidades distribuidas (paneles) para el cálculo directo de los flujos potenciales. 3.8 Análisis dimensional y determinaciones cualitativas de los parámetros de la capa límite. 3.9 Las ecuaciones diferenciales del análisis de la capa límite Evaluación de los parámetros clave de la capa límite Ecuación integral de la cantidad de movimiento para las capas límite Evaluación de los parámetros de la capa límite para el flujo sobre una placa plana Cálculo de capas límite con gradiente de presión Separación de la capa límite y derrumbe del modelo de flujo potencial y de capa límite. 4 Flujo en conductos. 4.1 Distribución de esfuerzo cortante en una sección de tubería. 4.2 Flujo laminar en 4.3 Criterio para flujo laminar o turbulento en una tubería. 4.4 Flujo turbulento en 4.5 Flujo en entradas de tuberías y pérdidas por conexiones. 4.6 Sistemas de Tuberías en serie Tuberías en paralelo Tuberías en serie paralelo Tuberías ramificadas Curva del sistema. 4.7 Flujo turbulento en conductos no circulares.

5 5.- TEMARIO (Continuación) 5 Flujo compresible. 5.1 Propagación de ondas en fluidos compresibles. 5.2 Relaciones del número de Mach. 5.3 Ondas de choques normales. 5.4 Flujo compresible isentrópico por un conducto con área variable. 5.5 Flujo compresible en un tubo con fricción. 6 Turbomaquinaria. 6.1 Teoría de hélices. 6.2 Bombas (o sopladores) de flujo axial Conexión de bombas en serie Conexión de bombas en paralelo Punto de acoplamiento bomba sistema. 6.3 Máquinas de flujo radial. 6.4 Velocidad específica. 6.5 Limitaciones de succión de bombas Presión de vaporización Carga neta positiva de succión Carga neta positiva de succión requerida Análisis de cavitación. 6.6 Aplicaciones marinas. 6.7 Criterios de selección. 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Principios de hidrodinámica.

6 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Realizar un levantamiento de planos y lista de partes del sistema de Memoria de cálculos de pérdidas de presión en tuberías y capacidades de succión y bombeo. Fomentar talleres de solución de casos prácticos tanto en clase como en laboratorio. Organizar sesiones grupales de discusión de artículos e identificación de conceptos. Promover la investigación entre los estudiantes. Elaborar ensayos sobre algunos temas relacionados al flujo de fluidos. Elaborar memoria de cálculo. 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Exámenes escritos. Reportes sobre los trabajos de investigación y de los resultados obtenidos en las prácticas de laboratorio. Entregar planos y listas de partes de los sistemas de Participación individual y en grupo. Entrega de memoria de cálculo. 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE UNIDAD 1.- Resistencia de superficie. Objetivo Educacional El estudiante identificará los factores que intervienen en la resistencia de superficie Investigar la resistencia de superficie en experimentos de túneles de viento y canales hidrodinámicos. Entregar reporte de la investigación. 1,5

7 UNIDAD 2.- Arrastre y sustentación. Objetivo Educacional Calculará las fuerzas de arrastre en cuerpos. Definirá el fenómeno de sustentación. Realizar lectura sobre arrastre y sustentación. Entregar un ensayo sobre el tema de arrastre y sustentación. Desarrollar un caso práctico donde se llevará a cabo el procedimiento completo para calcular las fuerzas de arrastre en cuerpos sumergidos como el casco de un buque. 5,10 UNIDAD 3.- Flujo potencial y teoría de la capa limite. Objetivo Educacional Aplicará la teoría de la capa límite en la estimación de las fuerzas de arrastre viscoso en cuerpos Desarrollar un caso práctico donde se llevará a cabo el procedimiento completo para calcular las fuerzas de arrastre viscoso en cuerpos sumergidos. Desarrollar una práctica de laboratorio para observar las líneas de corriente en flujo laminar en cuerpos sumergidos. Elaborar reporte de práctica de laboratorio. 1,5,10 UNIDAD 4.- Flujo en conductos. Objetivo Educacional Calculará las perdidas de presión ocasionadas por la longitud de tubería, válvulas y accesorios en sistemas de Elaborar un catálogo de marcas de proveedores, tipos de válvulas y accesorios y su aplicación. Realizar un levantamiento de planos y lista de materiales de un sistema de Elaborar una memoria de cálculo en donde se llevará a cabo el procedimiento completo para calcular 1,2,3,5,9

8 las pérdidas de presión en un sistema de tubería de un buque. Desarrollar una práctica de laboratorio para determinar las pérdidas de presión ocasionadas por longitud de tubería, válvulas y accesorios. Elaborar reporte de práctica de laboratorio. UNIDAD 5.- Flujo compresible. Objetivo Educacional Aplicará la teoría del flujo compresible en la estimación de las pérdidas de presión en Realizar un levantamiento de planos y lista de materiales de un sistema de Elaborar una memoria de cálculo en donde se llevará a cabo el procedimiento completo para calcular las pérdidas de presión en un sistema de tubería de un buque con flujo compresible. 1,2,3,5,9 UNIDAD 6.- Turbomaquinaria. Objetivo Educacional Analizará los factores que intervienen en la selección de una bomba para un sistema. Elaborar un catálogo de marcas de proveedores, tipos de bombas, su aplicación y sus curvas de capacidades. Desarrollar un caso práctico donde se llevará a cabo el procedimiento completo para seleccionar la bomba más adecuada para un sistema de tuberías dentro del buque. 4,5,6,7,8,9

9 10. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Crowe/Robertson/Elger,.Mecánica de Fluidos 7ª. edición. CECSA Gerhart/Gross/Hochstein, Fundamentos de Mecánica de Fluidos 2ª. Edición. Addison-Wesley Iberoamericana Franzini/Finnemore, Mecánica de Fluidos con Aplicaciones en Ingeniería 9ª. edición. McGraw Hill Potter/Wiggert, Mecánica de Fluidos 3ª. edición. Thomson Irving H. Shames, Mecánica de Fluidos 3ª. edición. McGraw Hill. 6. Fox/McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos. McGraw Hill Roy L. Harrington, Marine Engineering. SNAME Luis M Jimenez De Cisneros, Manual de Bombas versión castellana 4ª. inglesa. Blume, Barcelona CRANE,. Manual de Flujo de Fluidos. McGraw Hill Lewis, Principles of Naval Architecture. SNAME PRÁCTICAS Líneas de corriente en cuerpos sumergidos. Perdidas de presión por longitud de tubería. Pérdidas de presión por válvulas y accesorios utilizados en sistemas de Levantamiento de planos de un sistema de tuberías de un buque para desarrollar memoria de cálculo aplicando los diferentes conceptos hasta obtener el acoplamiento bomba-sistema. Conexión de bombas en serie y en paralelo.