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This documente content exercies of fluid mechanical
Typology: Exercises
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NºREGISTRO:07/37963
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Con el fin de ayudar al alumno, se realizará un examen parcial liberatorio al terminar la parte de la estática de los fluidos. Y, además, lógicamente, el examen final de toda la asignatura en Enero y Junio. En los exámenes finales no se puede liberar parte de la asignatura. La valoración relativa de cada una de las preguntas del examen, que incluirá tanto preguntas teóricas como problemas de la asignatura, como laboratorio, se realizará en función de la importancia o peso relativo en la asignatura, es decir 75% la parte teórica (teoría + problemas) y 25 % la parte de laboratorio.
En definitiva la asignatura (teoría+laboratorio) se evaluará de la siguiente forma:
Los exámenes de Enero, Mayo y Junio, se realizarán en la fecha y hora asignados por la Dirección de Estudios del Centro. Si un alumno por razones de fuerza mayor justificada, no pudiera realizar el examen en dicha fecha, deberá avisar, con anterioridad a la realización del examen, al profesor correspondiente y posteriormente solicitar por escrito, aportando certificado justificativo, la realización de un nuevo examen.
1.- Conocimientos previos necesarios
2.- Direcciones de Internet de interés
El departamento que imparte esta asignatura es “Ingeniería Nuclear y Mecánica de Fluidos”. La sección departamental de la Escuela Universitaria Politécnica de Donostia ha creado un sitio web, que se encuentra en funcionamiento y actualizada, desde el año
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La dirección es: http://www.ehu.es/inwmooqb/, pudiéndose acceder también a través del sitio web de la Escuela Universitaria Politécnica de Donostia, seleccionando el departamento ya indicado anteriormente.
En esta dirección el alumno matriculado en la asignatura “Mecánica de fluidos e hidráulica”, tiene a su disposición los apuntes de teoría de la segunda parte de la asignatura, la colección de problemas , los guiones de las prácticas de laboratorio , y un folleto o vademecum con las tablas y ábacos que se manejan a lo largo de la asignatura. Así mismo tienen a su disposición los enunciados de los exámenes de los tres últimos cursos con sus respuestas.
Tema 1.- INTRODUCCION A LA MECÁNICA DE FLUIDOS. CONCEPTOS PREVIOS
1.1.- Objeto de la mecánica de fluidos. 1.2.- Aplicaciones de la mecánica de fluidos. 1.3.- Sistema de unidades. Dimensiones. 1.4.- Densidad. Peso específico y volumen específico. 1.5.- Variables termodinámicas. Ecuaciones de estado. 1.6.- Concepto de gradiente. Divergencia, laplaciana y rotacional.
Tema 2.- PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS. DEFINICIONES.
2.1.- Definición de fluido. Sólidos, líquidos y gases. Analogías y diferencias. 2.2.- El fluido como medio continuo. 2.3.- Viscosidad. Ley de Newton de la viscosidad. Diagrama reológico. Unidades de viscosidad. Viscosidad cinemática. Viscosidades empíricas. 2.4.- Fluido ideal y fluido perfecto. 2.5.- Elasticidad y módulo de elasticidad volumétrico. Coeficiente de compresibilidad cúbico. 2.6.- Tensión superficial. Capilaridad. 2.7.- Absorción de los gases por los líquidos. Ley de Henry. 2.8.- Tensión de vapor. Cavitación
Tema 3.- LEYES GENERALES DE LA ESTÁTICA DE LOS FLUIDOS.
3.1.- Introducción. Clasificación de las fuerzas que actúan sobre un fluido. 3.2.- Presión en un punto del fluido. Principio de isotropía. 3.3.- Ecuación fundamental de la estática de fluidos. 3.4.- Ecuación de la estática para el caso en que las fuerzas de volumen derivan de un potencial. 3.5.- Consecuencias de la estática de fluidos.
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9.4.- Línea de corriente, tubo de corriente y trayectoria. 9.5.- Aceleración de una partícula fluida. Aceleración local y convectiva. 9.6.- Flujo volumétrico y flujo másico. 9.7.- Principios fundamentales para los medios continuos. Sistemas y volúmenes de control. 9.8.- Relación entre los métodos del sistema y del volumen de control. Teorema del transporte de Reynolds.
Tema 10.- TEOREMA DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA. ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD.
10.1.- Ecuación integral de la continuidad.
Tema 11.- ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA DINÁMICA DE LOS FLUIDOS.
11.1.- Fuerzas que actúan sobre un fluido. 11.2.- Ecuación de Euler o ecuación fundamental de la dinámica de los fluidos perfectos. 11.3.- Ecuaciones generales del movimiento de los fluidos perfectos. 11.4.- Ecuaciones de Navier-Stokes.
Tema 12.- ECUACION DE BERNOULLI.
12.1.- Establecimiento de la ecuación de Bernoulli a partir de la ecuación de Euler. Hipótesis simplificatorias. 12.2.- Relación entre la ecuación de Bernoulli y el primer principio de termodinámica. 12.3.- Interpretación física y condiciones de validez de la ecuación de Bernoulli. 12.4.- Modificación de la hipótesis bajo las que se estableció la ecuación de Bernoulli. Ecuación de Bernoulli generalizada. 12.5.- Factor de corrección de la energía cinética.
Tema 13.- APLICACIONES DE LA ECUACIÓN DE BERNOULLI. APARATOS DE MEDIDA.
13.1.- Conceptos de presión estática, dinámica y total. 13.2.- Aparatos de medida de la presión estática: piezómetro y tubo estático. 13.3.- Aparatos de medida de la presión total: tubo de Pitot. 13.4.- Aparatos de medida de la velocidad. Combinación del tubo de Pitot y el piezómetro, y el tubo estático. 13.5.- Orificio de aforo en un recipiente. Ecuación de Torricelli. Vaciado y trasvase de depósitos en régimen permanente. 13.6.- Aparatos deprimógenos: venturímetro, tobera, diafragma y medidor de codo. 13.7.- Medidores indirectos. 13.8.- Vertederos.
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Tema 14.- TEOREMA DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO.
14.1.- Teorema de la cantidad de movimiento. Casos particulares: flujo permanente, flujo unidimensional y fluido incompresible. 14.2.- Coeficiente de corrección de la cantidad de movimiento. 14.3.- Teorema del momento de la cantidad de movimiento.
Tema 15.- APLICACIONES DEL TEOREMA DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO.
15.1.- Fuerzas producidas por un fluido sobre un sólido. 15.2.- Teoría de las hélices propulsoras. Hipótesis de Rankine. 15.3.- Propulsión a chorro. 15.4.- Mecánica del cohete. 15.5.- Teoría general de los álabes y aplicación a la turbina Pelton. 15.6.- Ensanchamiento brusco. 15.7.- Funcionamiento de los aspersores.
Tema 16.- ANÁLISIS DIMENSIONAL Y TEORÍA DE MODELOS.
16.1.- Introducción. 16.2.- Dimensiones de una entidad. Expresión dimensional. 16.3.- Principio de homogeneidad. 16.4.- Teorema de Vaschy-Buckingham. 16.5.- Cálculo de parámetros adimensionales. Ejemplos de aplicación. Selección de parámetros. 16.6.- Parámetros adimensionales más importantes de la mecánica de fluidos. 16.7.- Clases de semejanza. 16.8.- Aplicaciones del análisis dimensional y de la semejanza.
Tema 17.- EFECTOS DE LA VISCOSIDAD EN FLUJOS
17.1.- Flujos externos e internos. 17.2.- Experiencias de Reynolds. Consecuencias. Número de Reynolds. 17.3.- Concepto de capa límite. 17.4.- Resistencia sobre cuerpos sumergidos. Coeficientes de resistencia y de sustentación. 17.5.- Flujo laminar en flujos internos. 17.6.- Flujo turbulento en flujos internos.
Tema 18.- ESTUDIO DE PÉRDIDAS DE CARGA EN CONDUCTOS CERRADOS.
18.1.- Resistencia al flujo en conductos cerrados. Ecuación de Darcy-Weisbach. 18.2.- Tubos lisos y rugosos desde el punto de vista hidráulico. Fronteras. 18.3.- Expresiones para el cálculo del coeficiente de fricción. Fenómeno de la intermitencia. Experiencias de Nikuradse. 18.4.- Diagrama de Moody. 18.5.- Utilización del ábaco de Moody. 18.6.- Cálculo de pérdida de carga en flujo compresible.
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23.6.- Tipos de centrales hidroeléctricas.
Tema 24.- BOMBAS HIDRÁULICAS.
24.1.- Definición de bomba hidráulica. Formas de incrementar la energía del líquido. 24.2.- Clasificación de las bombas hidráulicas. 24.3.-Turbobombas. Descripción general, elementos fundamentales, principios de funcionamiento, campo de aplicación y clasificación. 24.4.- Bombas alternativas. Descripción general, elementos fundamentales, principios de funcionamiento, campo de aplicación y clasificación. 24.5.- Bombas rotativas. Descripción general, elementos fundamentales, principios de funcionamiento, campo de aplicación y clasificación.
Tema 25.- INSTALACIONES DE BOMBEO.
25.1.- Curva característica de la instalación. 25.2.- Altura manométrica de la instalación. Altura manométrica de la bomba. Rendimientos. 25.3.- Curvas características de una turbobomba. 25.4.- Estudio de la cavitación en las bombas: N.P.S.H. 25.5.- Selección de una bomba. Punto de funcionamiento. 25.6.-Variación del punto de funcionamiento por modificación de la curva característica de la instalación y de la curva de la bomba. 25.7.- Bombas trabajando en serie y en paralelo.
1.- Prácticas sobre las propiedades de los fluidos
1.1.- Medida de densidades mediante la balanza. 1.2.- Medida de viscosidades con el viscosímetro Engler. 1.3.- Visualización de la capilaridad.
2.- Prácticas sobre medida de la presión y cálculo de fuerzas
2.1.- Aparatos para la medición de la presión. 2.2.- Medida de la presión mediante manómetros diferenciales. 2.3.- Medida de la presión mediante micromanómetros. 2.4.- Medida de fuerzas sobre superficies. 2.5.- Utilización del hidrómetro. 2.6.- Determinación de la densidad de líquidos y sólidos mediante pesada hidrostática.
3.- Prácticas sobre medida del flujo fluido.
3.1.- Medida de la presión estática, dinámica y total. 3.2.- Medida de la velocidad de un flujo de aire. 3.3.- Calibrado de orificios en régimen permanente. 3.4.- Tiempo de vaciado de un depósito. 3.5.- Calibrado de venturímetros.
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3.6.- Calibrado de diafragmas. 3.7.- Medidores indirectos de flujo. 3.8.- Calibrado de rotámetros. 3.9.- Medición de caudales mediante vertederos.
4.- Prácticas sobre estudio de flujos reales.- Perdidas de carga en conductos.
4.1.- Visualización de las experiencias de Reynolds. Flujo laminar y turbulento. 4.2.- Visualización y análisis de la cavitación 4.3.- Estudio de las pérdidas de carga en tuberías. 4.4.- Estudio de las pérdidas de carga en piezas especiales. 4.5.- Determinación del factor de paso y de la longitud equivalente para diferentes grados de apertura de una válvula.
5.- Practicas sobre bombas e instalaciones de bombeo
5.1.- Análisis topológico de máquinas hidráulicas 5.2.- Obtención de la curva característica de una turbobomba. 5.3.- Estudio de una instalación de bombeo y determinación de las pérdidas de carga en una válvula de regulación.
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17) POTTER M.C., WIGGERT D.C. “Mecánica de Fluidos”. Ed. Thomson. Ciencias e Ingenierías.
18) MUNSON B.R., YOUNG D.F., OKIISHI T.H. “Fundamentos de mecánica de fluidos” Ed. Limusa Wiley.
Mc. Graw-Hill 2006. 20) DOUGLAS J.F. “Mecánica de los fluidos” Vomumen I y II. Ed. Bellisco 1991 21) MATAIX C. "Mecánica de fluidos y Máquinas Hidráulica". Ed. del Castillo, 1982. 22) GILES R. V. "Mecánica de los fluidos e Hidráulicas". Ed. Mc. Graw-Hill.
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