Universidad de Jaén

Conocimientos de física, matemáticas (álgebra, análisis y cálculo numérico) al nivel exigible en el segundo curso de grado.

La Mecánica de Fluidos pretende transmitir a los alumnos los conceptos fundamentales de las leyes que rigen el comportamiento de los fluidos, para que puedan entender y abordar problemas reales de Ingeniería en sus diversos campos de aplicación. Es obvio que la Mecánica de Fluidos comprende una amplia gama de problemas. Si bien desde el punto de vista del descriptor oficial de la asignatura y de su entorno docente se trata de iniciar a los futuros Ingenieros en Mecánica de Fluidos, el análisis del comportamiento de éstos, núcleo de dicha disciplina, debe atender al objetivo a que se destina, en este caso, a la aplicación práctica de los conocimientos, que en este estadio del aprendizaje se centra fundamentalmente en instalaciones hidráulicas.

    Hay que hacer referencia a otras ciencias dentro de la titulación que instrumentan y fundamentan la Mecánica de Fluidos. Es de destacar la importancia de la Física como base sobre la que se sustenta la Mecánica de Fluidos. Gracias a los recursos prestados por las Matemáticas adquieren forma y coherencia los logros teóricos y experimentales de la Mecánica de Fluidos.

    Por otra parte, los conocimientos adquiridos en esta asignatura se verán complementados en otras materias impartidas en el Grado de Ingeniería, tales como las Máquinas e Instalaciones de Fluidos, la Simulación de Flujos Industriales, la Fluidomecánica Industrial o la Energía Hidráulica y Eólica. La presente asignatura puede ser de suma utilidad en el estudio de otras materias como Ingeniería Térmica II (Mecánica), Instalaciones Térmicas en la Edificación y en la Industria(Mecánica), Proyectos, Máquinas Térmicas (Mecánica), Cinemática y Dinámica de Máquinas (Mecánica), Teoría de Estructuras (Mecánica), Diseño de Máquinas (Mecánica), Tecnología Energética (Organización), Centrales Eléctricas I y II (Electricidad), Generación de Energía Eléctrica con Energías Renovables (Electricidad) o Recursos Hidroeléctricos (Electricidad).

Haber superado las asignaturas de Física I y II, Matemáticas I y II, de primer curso, y Ampliación de Matemáticas e Ingeniería Térmica, de primer cuatrimestre de segundo curso.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.

1. Introducción al estudio de la Mecánica de Fluidos.

2. Fluidostática.

3. Cinemática de los fluidos.

4. Leyes de conservación en forma integral: ecuación de continuidad, ecuación de conservación de la cantidad de movimiento, ecuación de conservación de la energía.

5. Análisis dimensional y semejanza física.

6. Flujo en conductos.

7. Introducción al flujo en canales abiertos.

1. Introducción al estudio de la Mecánica de Fluidos. Introducción a la asignatura.- ¿Qué es un fluido? Propiedades.- Viscosidad y ley de Newton.- Fluidos no newtonianos.- ¿Qué necesita el técnico saber sobre fluidos? Objetivos y simplificaciones fundamentales.- Conceptos básicos.- Estrategia en el estudio de los fluidos.

2. Fluidostática. Ecuación fundmental de la hidrostática. Implicaciones. Arquímedes. Ejemplos. Fuerzas sobre superficies.

3. Cinemática de los fluidos. Campo fluido. Trayectoria, senda y línea de corriente. Flujo estacionario. Flujo uniforme.

4. Leyes de conservación en forma integral: ecuación de continuidad, ecuación de conservación de la cantidad de movimiento, ecuación de conservación de la energía. Introducción.- Leyes de conservación.- Teorema de transporte de Reynolds.- Ecuación de continuidad.- Ecuación de la energía.- Ecuación del momento lineal y cinético.- Interpretación física de las ecuaciones. Aplicaciones: Salida por un orificio.- Salida por un tubo.- Salida por toberas.- Impacto de chorros.- Tubo de Pitot.- Tubo de Prandtl.- Fuerzas sobre sólidos en fluidos: Impacto de chorro

5. Análisis dimensional y semejanza física. Fundamento del análisis dimensional. Teorema de Buckinham. Cálculo de adimensionales. Interpretación física. Semejanza.

6. Flujo en conductos.

Introducción.- Pérdidas de energía en flujos internos y externos.- Pérdidas de carga en tuberías: ecuaciones empíricas.- Pérdidas de carga en tuberías: ecuación de Darcy-Weissbach.- Factor de fricción.- Dependencia del factor de fricción con la rugosidad.- Dependencia del factor de fricción con el número de Reynolds: solución laminar y el problema turbulento.

Dependencia de las pérdidas con la estructura del flujo: la idea de la capa límite.- Desarrollo, estabilización, espesor, desprendimiento.- Análisis dimensional del problema. Interpretación física.- Efecto del número de Reynolds y de la rugosidad en la capa límite. Rugosidad hidráulica.- Leyes de perfil de velocidades.- Ecuaciones para calcular el factor de fricción. La ecuación de Colebrook.- Rugosidad natural y artificial.- Métodos de cálculo del factor de fricción en régimen turbulento: iteraciones, fórmulas aproximadas y diagramas. El diagrama de Moody.- Pérdidas locales.- Métodos de cálculo de pérdidas locales.- Pérdidas en accesorios comunes: ensanchamientos, estrechamientos, codos y válvulas.- Interferencia.

 

7. Introducción al flujo en canales abiertos. Introducción y conceptos básicos.- Análisis Dimensional del problema general.- Clasificación de flujos en canales abiertos.- Flujo uniforme: pérdidas; análisis y diseño de instalaciones; sección óptima.- Flujo variado: energía específica; profundidad crítica; flujo sin fricción en canales rectangulares; resaltos hidráulicos.- Flujo gradualmente variado: planteamiento de la ecuación general y soluciones básicas.- Medidores y vertederos.